Основные принципы расчета преобразователей и выбора схем их включения

Емкости большинства преобразователей составляют 10 - 100 пФ, и поэтому даже при относительно высоких частотах напряжения питания (10⁵ - 10⁷ Гц) их выходные сопротивления велики и равны Ом. Выходные мощности емкостных преобразователей малы, и в измерительных цепях необходимо применение усилителей. Допустимые значения напряжения питания емкостных преобразователей достаточно велики, и напряжение питания, как правило, ограничивается не возможностями преобразователя, а условиями реализации измерительной цепи.

Основной трудностью построения измерительных цепей с емкостными преобразователями является защита их от наводок. Для этих целей как сами преобразователи, так и все соединительные линии тщательно экранируются. Однако экранированный провод имеет емкость между жилой и экраном (около 50 пФ/м), которая при неудачном выборе точки присоединения экрана может оказаться включенной параллельно емкости преобразователя. При этом падает чувствительность преобразователя, так как относительное изменение емкости уменьшается, и появляется весьма существенная по значению погрешность, вызываемая нестабильностью емкости , поскольку любые изменения этой емкости воспринимаются как изменение рабочей емкости. Поэтому при построении измерительной цепи с емкостными преобразователями в первую очередь обращается внимание на включение так называемых паразитных емкостей.

Кроме этого, следует обращать внимание на линейность зависимости выходного параметра измерительной цепи от измеряемой величины, имея в виду, что емкостные преобразователи являются преобразователями высокоомными, а измеряемая величина может быть связана линейной зависимостью как с сопротивлением преобразователя (при изменении зазора d), так и с его проводимостью (при изменении площади S или диэлектрической проницаемости ε).

Для работы с емкостными преобразователями применяют измерительные цепи, в основу которых положены различные структуры - делители напряжения, измерительные мосты, емкостно-диодные цепи, резонансные контуры.

Выбор той или иной схемы определяется в первую очередь емкостью датчика и частотой питающего напряжения. В случае схемы с резонансным контуром частота целиком определяет работу измерительной схемы, а для ряда схем, например мостовых, частота главным образом влияет лишь на чувствительность датчика, именно поэтому мостовые схемы почти не реагируют на колебания измерительной частоты.