Что такое емкостной датчик уровня?
Что такое емкостной датчик уровня. Емкостной датчик уровня жидкости измеряет высоту уровня, фиксируя изменение емкости. Он представляет собой металлический стержень, погруженный в емкость с жидкостью.
Металлический стержень выступает в качестве одного из элементов конденсатора, а стенка ёмкости — в качестве другого. Средой между двумя электродами являются жидкость и воздух.
Диэлектрические постоянные жидкости и воздуха различаются. При изменении уровня жидкости соответственно изменяется ёмкость, что позволяет измерить уровень жидкости.
Когда уровень жидкости поднимается, общая диэлектрическая проницаемость между двумя электродами емкостного датчика уровня жидкости соответственно увеличивается, в результате чего возрастает емкость.
И наоборот, когда уровень жидкости понижается, величина ε уменьшается, и емкость также уменьшается.
Принцип работы емкостной датчик уровня
Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных друг от друга диэлектриком.
Способность конденсатора накапливать заряд, определяемая его ёмкостью C, напрямую зависит от площади пластин (A), расстояния между ними (d) и диэлектрической проницаемости материала, расположенного между пластинами:
Емкостные датчики используются в непроводящих жидкостях, которые обладают высокая диэлектрическая проницаемость (ε)и может использоваться для непрерывного контроля уровня.
Емкостной датчик, изображенный ниже, состоит из внутреннего стержня с наружной оболочкой, погруженного в жидкость, уровень которой необходимо измерить.
Емкость зонда измеряется, в основном, между внутренним стержнем и внешней оболочкой с помощью емкостного моста. В той части зонда, которая находится вне жидкости, в качестве диэлектрика между стержнем и внешней оболочкой выступает воздух.
В погруженном участке в качестве диэлектрика выступает жидкость, что приводит к значительному изменению ёмкости при изменении уровня жидкости. Если резервуар изготовлен из металла, он может служить в качестве внешней оболочки.
Изменение ёмкости прямо пропорционально количеству жидкости. Для проведения такого рода измерений необходимо знать диэлектрическую проницаемость жидкости.
Большинство материалов обладают уникальной диэлектрической проницаемостью при определённой температуре. Некоторые примеры таких материалов с указанием их свойств приведены на рисунке 1.1.
Область применения
(1) Контроль уровня в силосах, резервуарах и бункерах — как для определения предельных значений, так и для непрерывного измерения;
(2) Проводящие и изолирующие жидкости — химическая промышленность, нефтедобыча, водоподготовка и очистка сточных вод;
(3) Проводящие и изолирующие суспензии — бумажное производство, фармацевтика, водоподготовка и очистка сточных вод;
(4) Порошок, зола, порошковые электростанции, металлургия, цемент;
(5) Пеллеты, уголь, зерновые электростанции, металлургия, зерно;
(6) Соединение двух различных жидкостей — нефтяная отрасль, химическая промышленность.
В чём заключаются преимущества ёмкостного датчика уровня?
- Он подходит для применения в условиях высокого давления, высоких температур, сильной коррозии, склонности к кристаллизации, а также обладает противозаклинивающими и противозамерзающими свойствами и подходит для твердых порошкообразных и гранулированных материалов
- В них нет движущихся частей, их легко чистить
- Относительно недорогой и надежный
- Прост в установке и легко адаптируется к судам разных размеров
- Хороший диапазон измерения — от нескольких сантиметров до примерно 100 метров
- Простота в использовании
Чтобы лучше понять, “Что такое емкостный датчик уровня жидкости?”, Kacise разделяет его на три части для пояснения.
