Измерительные цепи с емкостными преобразователями

В большинстве случаев емкостные преобразователи включаются в мостовые цепи переменного тока. Для повышения точности и чувствительности емкостный преобразователь де­лается дифференциальным и включается в соседние плечи моста (рис. 4.16).

Рис. 4.13. Дифференциальная схема включения емкостных преобразователей.

Для того чтобы было возможно реализовать преимущества емкостных преобразователей, необходимо выполнить ряд требований к измерительной цепи.

а). Емкостные преобразователи, как правило, имеют малую емкость (десятки - сотни пикофарад) и поэтому при промышленной частоте обладают весьма малой мощностью.

Например, если преобразователь имеет емкость С=100 пФ, то при частоте f = 50 Гц и напряжении питания U=50 В получаем

Так как мощность измерителя должна быть меньше мощ­ности преобразователя, то, очевидно, в качестве измерителя может быть использован только электронный прибор.

б). Сопротивление емкостного преобразователя очень ве­лико. Для приведенного выше преобразователя имеем

Такое сопротивление преобразователя требует большого сопротивления в выходной диагонали моста. Этому условию удовлетворяют электронные приборы, имею­щие высокое входное сопротивление.

Кроме того, при таком большом сопротивлении преобра­зователя должны быть очень высокими требования к изоля­ции измерительной цепи и измерителя. При сопротивлении изоляции цепи измерителя, сравнимым с сопротивлением пре­образователя, токи утечки будут сравнимы с током в преобра­зователе.

Поэтому емкостные преобразователи часто применяются в цепях повышенной частоты, что сильно увеличивает мощ­ность преобразователя и уменьшает его сопротивление.

в). Во избежание наводок все подводящие провода долж­ны быть тщательно экранированы. Точки заземления экра­нов должны быть выбраны так, чтобы в цепи не было элемен­тов, шунтирующих рабочие емкости.

г). Напряжение питания преобразователя должно быть. ограничено из-за опасности пробоя воздушного промежутка. Обычно допускаемое напряжение составляет 700 В/мм.

Напряжение можно увеличить, если поместить между об­кладками конденсатора тонкую слюдяную пластинку, так как слюда имеет пробивное напряжение около 10³ кВ/мм. На­личие такой пластинки способствует получению более линей­ной зависимости выходного напряжения от усилия или изме­нения зазора d[DU=f(Dd)].