电容测量HBLT-A1

历史
20世纪40年代后期,一家英国公司开辟了两个电极之间的电容检测。电容受到被测量物质的介电常数而非导电性的影响,表明该概念几乎可以用于任何物质。从此,一个崭新的行业诞生了。

 

HB Products在电子传感器开发领域拥有20多年的经验,最初面向制冷行业,适用于液氨(R717)制冷剂,现在我们的制冷剂技术可以适用于所有类型的制冷剂,甚至包括二氧化碳。


当液位感应电极安装到容器中时,形成电容器。金属棒/电极充当该电容器的一个极板,标准管则充当另一个极板。随着液位的上升,电极周围的空气或气体被拥有不同/更高介电常数的液体取代。电容测量仪检测到该变化,并将其转换为成正比的输出信号,范围为0 - 100%。

 

通过以下方程式解释电容关系:

 

C = 0.225 K ( A/D )

其中:

C = 电容,单位为皮可法拉“pF”

K = 物质的介电常数(相对电容率)

A = 内电极的面积,单位为平方英寸

D = 电极之间的距离,单位为英寸

 

介电常数(相对电容率)是一个1 - 100的数值,与电介质(电极之间的物质)存储静电荷的能力有关。在实际测试单元中确定物质的介电常数。许多物质的介电常数已经公布。在实际情况中,电容变化取决于测量的物质以及液位电极的选择。但是,基本原理总是适用。如果介电常数较高的物质替代介电常数较低的物质,系统的总电容输出将增加。如果电极面积较大(有效提高表面积),电容输出增加。液位测量可以分为两个基本类别:测量非导电物质和导电物质。

 

非导电液体/物质
(非导体/绝缘体,例如,玻璃、纸、塑料和油)如果介电常数小于10,则该物质被视为非导体。(所有氢氟碳化物/氟利昂型和二氧化碳都是非导体)

 

导电液体/物质
(传输/传导电流)如果介电常数高于10,则液体被视为导体,导电率至少为100 µS/cm(自来水的导电率在500 - 1000 µS/cm范围内)。(水、卤水和液氨是导体)

 

通常情况下,不需要计算实际电容,但是了解该原理及其工作方式非常重要。当我们设计新的电容传感器时,我们总是依据实际经验、测量和测试。

 

如果准确了解介电常数之间的差异,则可以校准测量水中非导电液体的液位传感器。 

介电常数: 温度20°C
水/卤水 80 (0°C时为88)
液氨 17 (-40°C 时为22)
二氧化碳 1.5 (-40°C 时为2.0)
PAO、PEO型油
PAG型油
2.2,无机物和合成物型
3.5 合成物型
R134a 9.24
R22 6.35
R410A  7.78
R507 6.97
空气 1.0
3.2

 

特殊因素
物质积累—对于电容测量产生最严重影响的因素是电极表面上导电物质的积累。非导电物质的积累并不严重,因为它仅占总电容的很小一部分。油是非导电物质,细金属粉末属于导电物质。

化学反应对绝缘物质的影响
制冷剂(氟利昂和二氧化碳)吸收/膨胀进入绝缘物质(PTFE)会影响电容测量的精度。为了达到最高精度,当制冷剂、化学物质和液位传感器达到平衡时,在系统运行一段时间后对传感器进行重新校准。吸收导致的测量误差将产生较小的偏差。

新型HBDX制冷剂气体质量传感器基于相同的原理,其中干燥度/饱和相位变化实现电容变化/测量(pF)。

 

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