Исследование емкостных (резистивных) датчиков влажности исходные данные к выполнению лабораторной работы
жүктеу/скачать 1,22 Mb.
|
| КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В настоящее время на рынке контрольно-измерительных устройств представлены разнообразные датчики влажности зарубежных и отечественных производителей. На практике для измерения относительной влажности применяются несколько технологий, использующих свойства различных структур изменять свои физические параметры (ёмкость, сопротивление, проводимость и температуру) в зависимости от степени насыщения водяным паром. Наиболее известны полимерные и плёночные датчики относительной влажности конденсаторного (ёмкостного) или резистивного типа. Принцип действия емкостных датчиков основан на свойстве конденсатора изменять емкость с изменением геометрических размеров или относительной диэлектрической проницаемости. При помощи емкостных датчиков можно измерить геометрические размеры, влажность изоляционных материалов, состав изоляционного материала и т.п. Как известно, емкость плоского конденсатора определяется из выражения: где ɛ - диэлектрическая проницаемость среды между электродами; S – действующая площадь электродов; d – толщина диэлектрика. Из формулы видно, что емкость может изменяться в зависимости от трех величин – ɛ, S, d. Следовательно, в зависимости от того, на какой параметр воздействует измеряемая величина, можно выполнить соответствующий емкостной датчик. Суть работы емкостного датчика влажности основана на изменении диэлектрической проницаемости среды, а значит и изменении емкости чувствительного элемента от влажности среды. Основой емкостных датчиков влажности являются емкостные влагочувствительные элементы. Для их получения на тонкой стеклянной или керамической подложке формируется электродная система с влагочувствительным полимерным слоем. Полимерный гигроскопический слой может впитывать молекулы воды, которые изменяет относительную диэлектрическую проницаемость слоя и тем самым меняют емкость датчика. Достоинствами емкостных датчиков являются: а) высокая чувствительность, что позволяет измерять быстропеременные параметры; б) малый вес и размеры; в) устойчиво работают в широком диапазоне температур; г) небольшое обратное воздействие на исследуемый параметр; д) небольшая величина силы взаимодействия между пластинами. е) малое время отклика ж) высокая линейность характеристики преобразования влажность – емкость з) высокая надежность и низкая стоимость Из недостатков емкостных датчиков можно отметить следующие: а) наличие большого внутреннего емкостного сопротивления XС из-за малой емкости конденсатора; б) потребность в источнике напряжения повышенной частоты; в) необходимость тщательной экранировки датчика для уменьшения внешних электрических полей и паразитных емкостей. Емкостные датчики влажности в настоящее время получили наибольшее распространение в индустриальной, метеорологической и бытовой аппаратуре, благодаря ряду преимуществ перед резистивными и термическими датчиками. Они имеют максимальную температурную и долговременную стабильность параметров, высокую чувствительность, низкий гистерезис и время отклика, а также полное восстановление характеристики после воздействия конденсата. жүктеу/скачать 1,22 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|