电容式物位传感器（应用于冶金等行业的传感器）

工作原理

电容式物位传感器的工作原理是插入料仓中的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料位置变化引起电容量的变化时，通过转换电路得到相应的控制信号。因为电容量是连续变化的，因此该传感器可以用作连续式物位测量，也可用作物位开关，作为报警或喂料、卸料设备的输入信号。该物位传感器有造价低、无机械磨损、安装和维修方便等特点。传统的方式是通过调频振荡电路实现电容量到频率的转换，又经限幅放大及鉴频器的线性化，得到相应的电压或电流信号。若使用一段时间后电极(探头)上粘有物料，则往往会导致控制器误动作，现已由传统的检测电容量发展为检测探头与仓壁间导纳的方式。^[1]

技术原理

电容式物位传感器是根据圆筒电容器原理进行工作的。其结构如同2个长度为l 、半径分别为r和r的圆筒型金属导体，中间隔以绝缘物质，当中间所充介质是介电常数为ε1的气体时，两圆筒的电容量为：如果被测介质为导电性液体时，电极要用绝缘物（如聚乙烯）覆盖作为中间介质，而液体和外圆筒一起作为外电极。假设中间介质的介电常数为ε3，电极被浸没长度为l，则此时电容器所具有的电容量为：其中：r 和r 分别为绝缘覆盖层外半径和内电极外半径。由于ε3 为常数，所以c 与l 成正比。如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体（非导电性的）浸没时，则必须会有电容量的增量△c 产生（因ε2>ε1），此时两极间的电容量c=c1+△c。假如电极被浸没长度为l，则电容增量为：ε1），此时两极间的电容量c=c1+△c。假如电极被浸没长度为l，则电容增量为：当ε2、ε1、r、r不变时，电容量增量△c与电极浸没的长度l 成正比，因此测出电容增量数值便可知道液位高度。

结构特点

电容式物位传感器有两个导体电极（通常把容器壁作为一个电极），由于电极间是气体、流体或固体而导致静电容的变化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式，即棒状、线状和板状，其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采用微机控制，实现自动调整灵敏度，并且具有自诊断的功能，同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等，并可以自动报警，实现高可靠性的信息传递。由于电容式物位传感器无机械可动部分，且敏感元件简单，形状和结构的自由 以大，操作方便。

测量电路

1．高频电感电容电桥电路 　电桥由两个电感臂l2，l3和两个电容臂c1，cx组成，由电感l1高频振荡的电源供电，被测电容cx接入测量臂，而另一参比臂中接有可变电容c1 ，用以调整电桥平衡。扼流圈l0有高频滤波性能，re用来调整测量范围，电桥形成不平衡输出，经二极管整流后，在显示仪表毫安表中显示出液位高低。高频电感电容电桥结构简单，调整方便，但精度不高，线性差。 　2．利用电容充放电原理的测量电路 　利用电容式充放电原理来测量电容的液位计。电容液位传感器把液位变化变为电容变化，测量前置电路利用电容充放电原理，把电容变化为直流电流的变化，经与调零单元的零点电流比较后，再经直流放大，然后进行指示或远传。晶体振荡器用来产生高频恒定频率的方波（实为梯形波），经分频后，通过多芯屏蔽电缆与显示仪表部分相连，这样可减小传输电缆分布电容的影响，并减小干扰的影响。

应用

1 非导电介质的液位测量 　2 导电介质的液位测量 　3 固体料位的测量