電容式物位計的電容檢測元件是根據圓筒形電容器原理進行工作的，電容器由兩個緣的同軸圓柱板內電和外電組成，在兩筒之間充以介電常數為e的電解質時，兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d，式中L為兩筒相互重合部分的長度；D為外筒電的直徑；d為內筒電的直徑；e為中間介質的電介常數。在實際測量中D、d、e是基本不變的，故測得C即可知道液位的高低 電容式物位計由電容式物位傳感器和檢測電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉換為電容量的變化，然后再用測量電容量的方法求知物位數值。 電容式物位傳感器是根據圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導體，中間隔以緣物質，當中間所充介質是介電常數為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為： C1 = 2πε1L/R（㏑ R/r） （1） 如果電的一部分被介電常數為ε2的液體（非導電性的）浸沒時，則必須會有電容量的增量△C 產生（因ε2>ε1），此時兩間的電容量C=C1+△C。假如電被浸沒長度為l，則電容增量為： △C = 2π（ε2 - ε1）ι / （㏑ R/r） （2） 當ε2、ε1、R、r不變時，電容量增量△C與電浸沒的長度l 成正比，因此測出電容增量數值便可知道液位高度。 如果被測介質為導電性液體時，電要用緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質，而液體和外圓筒一起作為外電。假設中間介質的介電常數為ε3，電被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為： C = 2πε3ι/ （㏑ R/r） （3） 其中：R 和r 分別為緣覆蓋層外半徑和內電外半徑。由于ε3 為常數，所以C 與l 成正比。 |
