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細品物位之射頻導納物位計概念篇

發布日期:2015-10-14     瀏覽次數:3151

   上個世紀90年代,中國的大地上,經商下海的大潮來臨了,美國DE的射頻導納系列物位計和物位開關產品也隨之來到了中國,來到了天津。射頻導納系列產品進入中國的20多個年頭里,伴隨著其被誤用而不被認可;伴隨著理解不深而出現問題;伴隨著假冒偽劣而惡名遠播。直到今天,它還經常被不正確的使用,并使用在許多它不適用的地方。就在今天,天津恒立就要給他正名,讓人們認識他,接受他,喜歡他,離不開他!

下面,我要澄清幾個概念:

一、 電容

    電容或電容量是指物體在電場中所能儲存的電荷量,或是指電容器的儲存電荷所能產生的電勢差。是兩塊導體(陰極和陽極)中間夾著一塊絕緣體(介質)構成的電子元件。是表征電容器容納電荷的本領的物理量。把電容器的兩極板間的電勢差1伏所需的電量,叫做電容器的電容。

電容在電路中一般用“C”加數字表示。

在國際單位制里,電容的單位是法拉,簡稱法,符號是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等,換算關系是:

1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)

1微法(μF)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)。

相關公式:

    一個電容器,如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏,這個電容器的電容就是1法,即:C=Q/U 但電容的大小不是由Q或U決定的,

即:C=εS/4πkd 。

其中,ε是一個板間物質的電特性常數,稱作介電常數,S為電容極板的面積,d為電容極板的距離, k則是靜電力常量,為固定常數。

二、 介電常數

    介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場,介質中電場與原外加電場(真空中)的比值即為相對介電常數(permittivity, 不規范稱 dielectric constant),又稱誘電率,與頻率相關。介電常數是相對介電常數與真空中絕對介電常數乘積。如果有高介電常數的材料放在電場中,電場的強度會在電介質內有可觀的下降,理想導體內部由于靜電屏蔽場強總為零,故其介電常數為零。

介電常數(又稱電容率),以ε表示,ε=εr*ε0,ε0為真空絕對介電常數,ε0=8.85*10^(-12)F/m。需要強調的是,一種材料的介電常數值與測試的頻率密切相關。

    一個電容板中充入介電常數為ε的物質后電容變大εr倍。電介質有使空間比起實際尺寸變得更大或更小的屬性。例如,當一個電介質材料放在兩個電荷之間,它會減少作用在它們之間的力,就像它們被移遠了一樣。

當電磁波穿過電介質,波的速度被減小,有更短的波長。

   根據物質的介電常數可以判別高分子材料的極性大小。通常,介電常數大于3.6的物質為極性物質;介電常數在2.8~3.6范圍內的物質為弱極性物質;介電常數小于2.8為非極性物質。

   介電常數是從 0 到 100 的之間的一個數值。這個值與不導電介質存儲電荷的能力有關。介電常數越大,存儲電荷的能力就越低。法拉第發現兩個極板之間放置不同的介質,設備的電容值(單位法拉)會發生變化。這種設備叫做電容器。電容器通常包括兩個導電極板或金屬薄片,它們被電介質(如云母)薄層分開,兩個極板分別在電介質層相對的兩側。兩個極板被電壓源反相充電,充電系統的電能被存儲在極化的電介質中。

不同的介質對電容量起著不同的作用,這種特性參數被稱為介電常數。介質在它們具有很差的電傳導能力時被看作電介質,但是卻是靜電場有效的載體。換句話說,電介質具有高的介電常數。實際中,大多數電介質是固體。例如包括瓷器(陶瓷)、云母、玻璃、塑料和多種金屬的氧化物。然而,一些液體和氣體也能夠作為良好的電介質工作。干燥的氣體是極好的介電材料,被使用在可變電容器和傳輸線的一些類型里。純凈的蒸餾水也是一種比較好的介電材料。真空是異常特別有效的介電材料。每種電介質都有一個相應的介電值。這個值隨著溫度變化而變化。大多數介電常數表在沒有特別標明的情況下給出的都是在標準溫度20oC 時的值。

三、電導率

    電導率,物理學概念,指在介質中該量與電場強度之積等于傳導電流密度,也可以稱為導電率。對于各向同性介質,電導率是標量;對于各向異性介質,電導率是張量。生態學中,電導率是以數字表示的溶液傳導電流的能力。單位以西門子每米S/m表示。

電導率不小于 10 微 Siemens/cm 的介質被認為是導電的。被測介質的電導率會影響電容式物位計的工作。

對于不導電介質,例如絕大多數碳氫化合物,根據以上提到的方法來確定容器中介質電容的大小。

導電介質,例如流動的水,在對探頭產生的效果不同,因為導電介質本身成為電容公式中另一個極板,而不再是容器壁。當測量導電介質時,須使用涂有絕緣材料的探頭。絕緣材料成為電容公式中的電介質部分,可變部分是第二個極板的面積,它與導電液體的高度成正比。由于兩個極板間距離的減小,導電介質的電容輸出比不導電介質相對要高。

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