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非导电介质的液位测量
非导电介质的液位测量
当测量石油类制品、某些有机液体等非导电介质时,电容传感器可以采用一种方法,它用一个光电极作为内电极,用与它绝缘的同轴金属圆筒作为外电极,外电极上开有孔和槽,以便被测液体自由地流进或流出。内、外电极之间采用绝缘材料进行绝缘固定。
当被测液位
H=0时,电容器内、外电极之间气体的介电常数为ε
1
=ε
0
,电容器的电容量为
C
0
=C
2
+C
1
=
2
πε
0
L
in
R
r
当液位为某一高度
H时,整个电容器等效于两个电容分别为C
1
和
C
2
的电容器的并联,其中
C
1
和
C
2
的数值分别为
C
1
=
2
πε
1
(
L-H)
in
R
r
C
2
=
2
πε
2
H
in
R
r
若气体的介电常数ε
1
=ε
0
,被测液体的介电常数ε
2
=ε
x
,则电容器的电容量为
Cx= C
2
+ C
1
=
2
πε
x
H
+
2
πε
0
(
L-H)
=
2
πε
0
L
+
2
π(ε
x-
ε
0
)
H
=C
0
+△
C
in
R
in
R
in
R
in
R
r
r r r
△
C=
2
π(ε
x-
ε
0
)
H
in
R
r
可见,△
C与被测液位H成正比,因此测得电容的变化量便可以得到被测液位的高度。
为了提高灵敏度,希望
H前的系数尽可能大,但介电常数取决于被测介质,因此在电极结构上应使r接近于R以减小分母,所以一般不采用容器壁作外电极,而是采用直径较小的竖管作外电极。不过这种方法只适用于流动性较好的介质。
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