Диэлектрическая проницаемость

Заполнение промежутка между пластинами конденсатора позволяет увеличить емкость конденсатора; увеличение пропорционально величине - диэлектрической проницаемости материала заполнения. При этом емкость может быть выражена через геометрический фактор G, введенный ранее для плоского конденсатора и который в более общем случае также зависит от формы обкладок (пластин) и расстояния между ними:

;

В «хорошем» конденсаторе диэлектрическая постоянная и его геометрия должны быть стабильными и в идеале не зависеть от температуры, влажности, давления, а также от любых других факторов окружения.

Вместе с тем, если мы хотим получить емкостной датчик, мы должны сделать «плохой» конденсатор, величина емкости которого изменяется в зависимости от температуры, влажности, давления и других величин, которые нужно воспринимать, чтобы произвести измерение. На рис 4.3 показана конструкция датчика воды в резервуаре:

C =.. .. (4.18)

 

Рис 4.3

 

Градуировочная характеристика справа иллюстрирует зависимость емкости датчика от уровня воды в баке.

Индуктивность

Датчики генераторного типа

Пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектрический эффект состоит в появлении на поверхности кристаллического материала не скомпенсированных электрических зарядов из-за возникающего в материале механического напряжения (пьезоЭДС)…

 

 

Рис. 4.4 Пьезоэлектрический эффект в кристалле кварца

 

Для сбора появляющихся в результате сжатия/растягивания кристалла зарядов на обеих сторонах кристалла закрепляют электрические контакты, при помощи которых пьезо-датчик подключается к схеме согласующего преобразователя. УГО пьезодатчика напоминает условный знак электрического конденсатора…

 

Рис. 4.5. Пьезодатчик образован добавлением электродов к поляризованному кристаллу

 

Пьезоэлектрический эффект носит обратимый характер. Это означает, что если к кристаллу кварца из вне подать электрическое напряжение (возбуждение), в нем возникнет механическое напряжение, которое вызовет деформацию кристалла и возможность зафиксировать изменение геометрии.

Разместив на кристалле две пары выводов, одну для подвода к кристаллу напряжения, а другую – для съёма возникающих в результате деформации кристалла зарядов, получим очень широко используемый в технике измерений пьезоэлектрический преобразователь.

Пироэлектрический эффект

Пироэлектрическим материалом называют кристаллические вещества, способные генерировать электрические заряды в ответ на воздействие теплового потока.

 

 

Рис. 4.6. Пироэлектрический датчик

 

 

Эффект Холла

Датчики на основе эффекта Холла используются для обнаружения действующих магнитных полей, а также для определения положения объекта или его перемещения.

Рис. 4.7. Датчик Холла. Магнитное поле отклоняет движущиеся заряды

 

 

 

Рис. 4.5. Выходной сигнал датчика Холла зависит от угла между вектором магнитного поля и плоскостью пластины (а), четыре вывода датчика Холла (б)