Принцип действия и область применения электростатических преобразователей.
Простейший электростатический преобразователь содержит два электрода площадью S,
параллельно расположенных на расстоянии δ в среде с диэлектрической
проницаемостью ε. С электрической стороны преобразователь характеризуется
напряжением U между пластинами, зарядом q = CU, где С – емкость, определяемая
при плоскопараллельном положении пластин
Выходной величиной электростатического преобразователя может быть:
а) изменение емкости С;
б) сила ;
в) ЭДС, генерируемая при взаимном перемещении электродов, находящихся в
электрическом поле.
Для электростатических преобразователей, в которых изменяется емкость, входными
величинами могут быть:
- механическое перемещение, изменяющее зазор или площадь;
- изменение диэлектрической проницаемости ε под действием изменения
температуры или состава диэлектрика.
Электростатические преобразователи с изменяющейся емкостью(называемые в
этом случае емкостными) используются в различных датчиках прямого
преобразования, а также как преобразователи неравновесия в датчиках
уравновешивания. Емкостные преобразователи работают на переменном токе несущей
частоты ω, которая должна значительно превышать наибольшую частоту Λ изменения
емкости под действием измеряемой величины. В качестве емкостных преобразователей
используются также запертые p-n-переходы (с обратным смещением): p и n области
играют роль пластин разделенных обедненным носителями слоем, ширина которого δ,
а соответственно и емкость p-n-перехода изменяется под действием приложенного
напряжения. Эти полупроводниковые элементы называются варикапами.
Для электростатических преобразователей с выходной величиной в виде
силы, входной величиной является напряжение. Эти преобразователи используются в
электростатических вольтметрах, а также в датчиках уравновешивания в качестве
обратных преобразователей давления.