Электростатические обратные преобразователи и динамические конденсаторы

принцип действия электростатического обратного преобразователя (ЭСОП) основан на возникновении силы между электрически заряженными телами (пластинами). Сила взаимодействия между двумя пластинами конденсатора представленного на рис.2.5, равна

,

где U – напряжение между пластинами; – зазор; S – площадь пластин; – диэлектрическая проницаемость среды.

Рис.2.5

ЭСОП нашли применение в приборах уравновешивания для измерения давления до 100 Па.

динамические конденсаторы, или емкостные вибрационные преобразователи, применяются при измерении маломеняющихся во времени малых токов или напряжений от источников с большим внутренним сопротивлением.

Схематическая конструкция динамического конденсатора мембранного типа с электростатическим возбуждением приведена на рис. 2.6.

Рис.2.6

Неподвижные электроды 1 и 2 укреплены на изоляторах 3. Мембрана 4 служит подвижным электродом. К электроду 1 через резистор подводится измеряемое напряжение . К электроду 2 подводится переменное напряжение , под действием которого между электродом 2 и мембраной 4 возникает электростатическая сила

.

Таким образом, зазор между электродом 1 и мембраной 4 также изменяется с частотой и может быть определен формулой , где – средний зазор. Емкость конденсатора, образованного электродом 1 и мембраной 4, меняется как

При включении конденсатора С₁ в режиме заданного заряда напряжение на обкладках конденсатора меняется как

.

Конденсатор С₃ отфильтровывает постоянную составляющую, и выходное напряжение динамического конденсатора пропорционально входному и изменяется с частотой , и равно

,

где – коэффициент преобразования.

В качестве систем возбуждения используются системы электромагнитного, электростатического и пьезоэлектрического типов. Паразитные связи трудно исключить, поэтому в выходном напряжении преобразователя присутствует помеха, частота которой равна частоте напряжения возбуждения. Для уменьшения этой помехи путем фильтрации необходимо, чтобы частоты выходного сигнала и возбуждающего напряжения не совпадали.

Наиболее существенной погрешностью преобразователя является дрейф напряжения между электродами конденсатора, называемый дрейфом нуля, на который наибольшее влияние оказывает нестабильность контактной разности потенциалов.