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细品物位之射频导纳物位计概念篇

发布日期:2015-10-14     浏览次数:5610

   上个世纪90年代,中国的大地上,经商下海的大潮来临了,美国DE的射频导纳系列物位计和物位开关产品也随之来到了中国,来到了天津。射频导纳系列产品进入中国的20多个年头里,伴随着其被误用而不被认可;伴随着理解不深而出现问题;伴随着假冒伪劣而恶名远播。直到今天,它还经常被不正确的使用,并使用在许多它不适用的地方。就在今天,天津恒立就要给他正名,让人们认识他,接受他,喜欢他,离不开他!

下面,我要澄清几个概念:

一、 电容

    电容或电容量是指物体在电场中所能储存的电荷量,或是指电容器的储存电荷所能产生的电势差。是两块导体(阴极和阳极)中间夹着一块绝缘体(介质)构成的电子元件。是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。把电容器的两极板间的电势差1伏所需的电量,叫做电容器的电容。

电容在电路中一般用“C”加数字表示。

在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:

1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)

1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。

相关公式:

    一个电容器,如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏,这个电容器的电容就是1法,即:C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的,

即:C=εS/4πkd 。

其中,ε是一个板间物质的电特性常数,称作介电常数,S为电容极板的面积,d为电容极板的距离, k则是静电力常量,为固定常数。

二、 介电常数

    介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中电场与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(permittivity, 不规范称 dielectric constant),又称诱电率,与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内有可观的下降,理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零,故其介电常数为零。

介电常数(又称电容率),以ε表示,ε=εr*ε0,ε0为真空绝对介电常数,ε0=8.85*10^(-12)F/m。需要强调的是,一种材料的介电常数值与测试的频率密切相关。

    一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大εr倍。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如,当一个电介质材料放在两个电荷之间,它会减少作用在它们之间的力,就像它们被移远了一样。

当电磁波穿过电介质,波的速度被减小,有更短的波长。

   根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常,介电常数大于3.6的物质为极性物质;介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;介电常数小于2.8为非极性物质。

   介电常数是从 0 到 100 的之间的一个数值。这个值与不导电介质存储电荷的能力有关。介电常数越大,存储电荷的能力就越低。法拉第发现两个极板之间放置不同的介质,设备的电容值(单位法拉)会发生变化。这种设备叫做电容器。电容器通常包括两个导电极板或金属薄片,它们被电介质(如云母)薄层分开,两个极板分别在电介质层相对的两侧。两个极板被电压源反相充电,充电系统的电能被存储在极化的电介质中。

不同的介质对电容量起着不同的作用,这种特性参数被称为介电常数。介质在它们具有很差的电传导能力时被看作电介质,但是却是静电场有效的载体。换句话说,电介质具有高的介电常数。实际中,大多数电介质是固体。例如包括瓷器(陶瓷)、云母、玻璃、塑料和多种金属的氧化物。然而,一些液体和气体也能够作为良好的电介质工作。干燥的气体是极好的介电材料,被使用在可变电容器和传输线的一些类型里。纯净的蒸馏水也是一种比较好的介电材料。真空是异常特别有效的介电材料。每种电介质都有一个相应的介电值。这个值随着温度变化而变化。大多数介电常数表在没有特别标明的情况下给出的都是在标准温度20ºC 时的值。

三、电导率

    电导率,物理学概念,指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度,也可以称为导电率。对于各向同性介质,电导率是标量;对于各向异性介质,电导率是张量。生态学中,电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米S/m表示。

电导率不小于 10 微 Siemens/cm 的介质被认为是导电的。被测介质的电导率会影响电容式物位计的工作。

对于不导电介质,例如绝大多数碳氢化合物,根据以上提到的方法来确定容器中介质电容的大小。

导电介质,例如流动的水,在对探头产生的效果不同,因为导电介质本身成为电容公式中另一个极板,而不再是容器壁。当测量导电介质时,须使用涂有绝缘材料的探头。绝缘材料成为电容公式中的电介质部分,可变部分是第二个极板的面积,它与导电液体的高度成正比。由于两个极板间距离的减小,导电介质的电容输出比不导电介质相对要高。