Емкостные уровнемеры

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на зависимо-

сти электрической емкости чувствительного элемента от уровня

жидкости. Конструктивно емкостные чувствительные элементы вы-

полняются в виде коаксиально расположенных цилиндрических

электродов или параллельно расположенных плоских электродов.

Для неэлектропроводных жидкостей применяется уровнемер,

схема которого показана на рис. 4.2. В этом уровнемере чувствитель-

ный элемент состоит из двух коаксиально расположенных электродов

/ и 2, частично погруженных в жидкость. Электроды образуют ци-

линдрический конденсатор, межэлектродное пространство которого

до высоты h заполнено жидкостью, а пространство Н—h — парога-

зовой смесью. В общем виде электрическая емкость цилиндрическо-

го конденсатора определяется уравнением

где в — относительная диэлектрическая проницаемость вещества,

заполняющего межэлектродное пространство; ε0 — электрическая

постоянная; Н — высота электродов; D, d — диаметры наружного и

внутреннего электродов соответственно.

Для цилиндрического конденсатора, межэлектродное простран-

ство которого заполняется веществами, обладающими различными

диэлектрическими проницаемостями, полная емкость Сп определя-

ется выражением

Сп = С0+ С₁ + C2,

где С0 — емкость проходного изолятора; С, — емкость межэлектрод-

ного пространства, заполненного жидкостью; С2 — емкость межэлек-

тродного пространства, заполненного парогазовой смесью.

Таким образом, полная емкость чувствительного элемента будет

равна

Таким образом, емкость чувствительного элемента пропорцио-

нальна уровню жидкости. Для измерения уровня электропроводных

жидкостей электроды конденсатора покрывают фторопластовой изо-

ляцией.

Преобразование электрической емкости в сигнал измерительной

информации осуществляется импульсными методами. В основе им-

пульсных методов лежат переходные процессы в У?С-цепи, периоди-

чески подключаемой к источнику питания. Используются также

неуравновешенные мосты переменного тока, в одно из плеч которо-

го включается емкость первичного преобразователя.

Условия применения емкостных уровнемеров по характеристикам

рабочей среды: температура -40... + 200 "С, давление — до 2,5 МПа,

диапазон измерения — до 3 м (30 м — для гибких и тросовых чув-

ствительных элементов). Основная приведенная погрешность ем-

костных уровнемеров лежит в пределах от 1 до 3 %.

Емкостные уровнемеры чаще применяют для измерения уровня

чистых, однородных и неэлектропроводных жидкостей (бензин, ке-

росин). Это связано с тем, что такие факторы, как загрязнение

электродов, изменение диэлектрических свойств и электрической

проводимости измеряемой среды, приводят к недопустимой погреш-

ности измерений.