前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇電容式范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

電容式范文第1篇

【關鍵詞】電容式;電壓互感器;外推法;現場檢定

1.引言

隨著電力系統輸電容量的不斷擴大，電網電壓等級逐步提高，進行現場校驗需用串聯或并聯諧振升壓的測試方法，需要配置升壓裝置（升壓變壓器、調諧電感、調諧電容）、測差回路（標準電壓互感器、校驗儀、電壓負載箱）一次及二次導線等設備，測試接線復雜、所需的設備種類繁多、笨重，搬運困難，現場安裝不僅費時費力，且存在安全隱患。由于電容式電壓互感器（CVT）容性負載大（最大可達幾萬Pf），所需試驗變壓器和電源的容量大、電壓等級高，故用傳統的現場檢定試驗非常困難，有時甚至無法進行現場校驗。所以提出CVT誤差現場便攜測試裝置不需要體積龐大的升壓裝置、不需要高等級的電壓互感器標準、不需要負荷箱等，即可完成現場快速測試CVT的誤差測試工作。

2.傳統的檢定方法

2.1 檢定方法

傳統的電容互感器檢定是高端測差法，電壓標準器需要比被檢互感器高兩個等級或以上的準確度的標準互感器、校驗儀、升壓裝置諧振器、電壓負載箱和相應的一次及二次測試線。如圖1所示。

圖1 高端測差法

2.2 現場設備的要求

在現場進行電容式電壓互感器的檢定時，由于現場使用的互感器電壓體積較大，除互感器校驗儀、電壓負荷箱與實驗室使用的設備基本相同外，標準電壓互感器的體積及重量都比較大，而且被測互感器安裝在比較高的位置，而且電容式互感器的一次電壓值都≥110KV。和其它儀器所連接的一次、二次線都比較長（一次極性端A的線必須是硬線），無意中增加了不確定的負載，因此要求電源的容量、電抗器及標準電壓互感器的容量都很大，通常傳統校驗現場電容式電壓互感器的設備的總體重量都非常大。

2.3 傳統設備的優點和缺點

用這種傳統的測試方法，符合國家計量檢定規程的規定，檢定數據有效可靠。在現場條件允許的情況下，還廣范的采用這種方法。傳統方法的缺點是：由于現場電壓大、容量高。通常110KV以上的電容式電壓互感器一次升不到額定電壓值。按照檢定電力互感器規程要求，互感器的檢測點為80%、100%、120%（115%）額定電壓，因此用這種方法只能檢定部分測試點。此外，現場檢測需要無電狀態下測試，接線時間長，并且被測互感器大都安裝在高處，在現場需要梯子及吊車的配合才能完成接線及拆線。費大量的人力物力，而且不一定能順利的完成測試。

用這種檢定方法檢定一臺互感器最快也要1個多小時，需要求停電的時間長，對電力系統的影響比較大。

目前用這種方法檢定現場電壓互感器對大多數互感器由于上述原因根本無法進行檢定，直接影響計量的可靠性、準確性。

3.新型互感器校驗裝置的檢定法

3.1 新型互感器現場檢定裝置

電容式電壓互感器現場檢定裝置，是一種間接法即外推法的便攜式檢定裝置，可以檢定35～500KV的0.2級和0.5級電容式電壓互感器。

3.2 新型互感器的工作原理

電容式電壓互感器的原理線路如圖2所示。圖中C1和C2為分壓電容器，L為電抗器，PT為電磁式電壓互感器。一次電壓由AN輸入，二次電壓分別由1n -1a、2n -2a和da-dn繞組輸出。

圖2 電容式電壓互感器原理線路

在電容式電壓互感器中，電容分壓是線性的，負荷誤差也是線性的，只有電磁式電壓互感器的空載誤差是非線性的。因此，可以在低壓2.2kV下測得電容式電壓互感器的空載誤差、負荷誤差，再通過測二次勵磁導納外推得到80%、100%和120%（115%）額定電壓下的空載誤差，就可最后得到電容式電壓互感器在額定負荷和下限負荷80%、100%和120%（115%）額定電壓下的誤差。

但是電磁式電壓互感器的一次串聯有電容器C2和電抗器L，在50Hz下，一次回路的容抗和感抗產生諧振，需要通過變頻才能測得二次勵磁導納，并由導納差外推得到80%、100%和120%（115%）額定電壓下的空載誤差。

3.3 設備的優點

新型電容式電壓互感器檢定裝置可以檢定35KV～500KV的0.2級和0.5級電容式電壓互感器。裝置體積小;重量輕，接線方便。通常檢定一臺互感器不超過10分鐘，并且只需兩個人即可輕松的完成互感器誤差測試工作。接線如圖3所示：

圖3 裝置的接線

3.4 存在問題

由于這種檢定方法目前國家還沒有相應的檢定規程出來，所以目前只能采用比對法。

4.用傳統法和外推法的數據比對

在山南地區藏木水電站現場用該測試裝置和用傳統諧振升壓方法對同一式品型號為：TYD110√3-0.02GH，一次電壓為：110√3KV，二次電壓為：100√3V，額定負荷為：50VA.準確等級為：0.2.進行數據比對，結果如表1所示。

從表1測試數據可以看出：用外推法測試的誤差數據和用傳統方法測試的誤差進行對，最大比值差誤差為0.043%，相位差誤差為：1.3′均未超過0.2級誤差限值的1/3，滿足要求。

5.結束語

現場電容式電壓互感器的準確測量對于電力部門電能的準確計量具有重要的意義。以往由于測試方法和設備的限制，使現場許多電容式電壓互感器檢定不能按照檢定規程進行周期檢定。隨著計量技術的發展，現場檢定電容式互感器檢定裝置符合計量的檢定要求。大大的提高了現場計量的人力、物力。并且通過大量的現場試驗，證明該裝置能夠更加有效、準確的進行現場電容式互感器的誤差測試工作。

參考文獻

[1]蔚曉明.電容式電壓互感器現場測試技術的探討[J].山西電力，2005（2）：4-5.

[2]饒強.110-220KV電容式電壓式電壓互感器測試方法的探討[J].廣西電力，2006（5）：0-83.

[3]振波.220KV電容式電壓互感器計量誤差的現場檢測[J].北電力技術，2007（3）：22-24.

電容式范文第2篇

關鍵詞 變壓器；套管；損壞分析；檢修維護

中圖分類號TN4 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0176-02

0 引言

變壓器主要由鐵心、繞組、油箱和套管等組件構成，是構成電力系統的核心部件之一。變壓器安全穩定運行，關系到整個電網的運行安全。作為變壓器重要部件的套管，是變壓器繞組引線的必經之路。變壓器套管的作用是對變壓器的油箱進行絕緣、固定，將電流輸送到箱外。變壓器套管需要適應多變的外界環境，并擁有一定的機械強度。常見變壓器套管有純瓷套管、充油套管、充氣套管和電容式套管。電容式套管又可分為膠紙電容式套管和油紙電容式套管兩種，本文通過分析油紙電容式變壓器套管的結構和常見損壞原因，對油紙電容式變壓器套管的檢修與維護提出了一些自己的看法。

1 油紙電容式變壓器套管的主要結構分析

油紙電容式變壓器套管主要由油枕、瓷套、法蘭和電容芯子組成。套管采用全密封金屬結構，電容芯子不與大氣相通，進而避免了因陽光直射和有害物浸入造成的套管內部老化。外絕緣層為瓷套，也是保護主絕緣油的容器。油枕的作用是根據套管內絕緣油溫度壓力的變化實時進行補償，并通過磁性油位指示計顯示油位狀況。法蘭一般采用鋁合金鑄造，為固定安裝和接地的作用。電容芯子由絕緣紙和鋁箔電極在導電管上卷繞而成，與導電管形成同心圓柱型串聯電容器。電容芯子在使用時需用真空干燥的方法除去內部空氣與水分，再用變壓器油充分浸漬后，成為電氣性能極高的油紙組合絕緣體。

2 油紙電容式變壓器套管常見損壞原因分析

2.1 變壓器套管表面存在污物

變壓器套管表面附著污物吸收水分后，會使套管內部的絕緣組件電阻降低，從而導致閃絡引起保護器動作跳閘，而閃絡也會對變壓器套管的表面造成損害。變壓器套管表面附著污物吸水后還可能導致泄漏電流增加，使絕緣套管發熱，甚至造成套管瓷套損壞或者擊穿。

2.2 變壓器套管密封性存在缺陷

因變壓器套管密封膠墊失效或者變壓器套管頂部出廠時就存在密封不良的缺陷，極易導致套管進水而擊穿。如果套管底部密封不良，容易導致套管滲油，致使絕緣油油面下降，電容電阻降低而擊穿的故障。引起變壓器套管密封性不好的原因可能有超周期運行、膠墊老化、膠墊存在質量問題、套管設計結構存在缺陷、檢修人員未緊固好螺栓等因素。

2.3 變壓器套管維修后真空度降低

當變壓器套管出現問題大修后，真空度未達到使用要求，導致絕緣層間殘存空氣。當變壓器運行后，在高壓電場的作用下會產生發生局部放電的現象，甚至擊穿絕緣層釀成事故。另外，變壓器套管設計結構不合理，接地小套管產生懸浮電位造成的局部放電，引線頭與導壓管材料不一致，接線處接觸不良等原因也容易造成變壓器套管產生不同程度的損壞。

3 油紙電容式變壓器套管檢修準備工作

變壓器套管檢修前，需要對套管的電容量、絕緣電阻、介質損耗角等進行檢測，參考標準為電容量不超過變壓器銘牌的120%，主絕緣電組應高于10 000MΩ，末屏對地絕緣電阻高于1 000MΩ，室溫下介質損耗低于1%，油壓不低于50kV。

在拆解變壓器套管前，應將套管垂直固定在檢修支架上，防止套管中的懸浮雜質充滿整個套管，影響絕緣油的絕緣性能，同時還需保證均壓球距地面距離不低于50cm，以方便套管的檢測工作。拆解時應做好各連接處相對位置的標記工作，先拆下接地小套管，將接地引線推入變壓器套管。再依次拆下接線裝置、均壓罩、壓圈、儲油柜、油位計。在拆解均壓球時，應先擰下底部放油螺絲，再打開頂部注油塞的螺栓排油，當排油結束后用80℃左右的熱油沖洗套管。拆解時應用支架托住套管黃銅管尾端，記下底部絲扣的長度。對于套管壓力彈簧，應先前測量彈簧的壓縮量，再擰緊壓力彈簧壓板使導電管上的緊固螺母脫離彈簧壓板，最后取下緊固螺母和壓力彈簧。上瓷套需用帶有保護裝置的專用的起吊繩取下，然后拆下電容芯子放入指定位置，最后取下下瓷套和連接法蘭。

5 油紙電容式變壓器套管的檢修與維護

5.1 接線裝置的檢修

首先，應清洗并檢查接線裝置接觸面，保證接觸面平整、清潔、無氧化膜和損傷的現象，如有破損，應針對具體情況進行修補或者更換。

5.2 瓷套的檢修

在清潔好瓷套后，應觀察上下瓷套是否存在裂紋、破損的狀況，如果為輕微損傷，可用環氧樹脂修補。然后觀察瓷套是否存在因閃絡放電留下的痕跡，如果存在，需用干凈的白布擦試瓷套內壁，并對瓷套進行干燥處理，若損壞嚴重，需對其進行更換。

5.3 儲油柜、均壓罩、壓力彈簧的檢修

對儲油柜內外表面、油位計、注注油塞的銹蝕、油垢、水分清洗后，應檢查各個部件表面是否存在變形、滲漏的現象。如果油位計溫度標示線磨損，需重新噴畫；對儲油柜銹蝕部分經過處理后，應對其重新油漆，防止維修后再發生腐蝕。對于均壓罩的檢修，只需檢查有無積水、油垢，是否存在變形和滲漏的部位即可。在對壓力彈簧進行檢修時，應對其進行清洗，然后檢查是否存在變形、金屬疲勞的現象，對受損嚴重的彈簧進行更換。

5.4 電容蕊子、法蘭的檢修

在檢修電容芯子時，應查看是否存在放電痕跡，末屏是否有損傷、斷股的現象，在確定損傷程度后，根據維修規范對其損壞部分進行處理。檢修完成后，將電容芯子放入65℃恒溫的烘房中干燥6個小時，并測驗合格后備用。在進行法蘭檢修時，應檢查法蘭有無銹蝕、裂紋、破損、兩側密封面是否平整，對銹蝕處清洗后補刷防銹漆，必要時進行更換。

另外，針對套管密封不良、存在有進入或滲油現象，可采取更換膠墊重新密封的辦法解決，因套管本身結構不合理引起頭部過熱等缺陷可采用銀銅接觸點代替銅鋁接觸點以減少氧化。

6結論

變壓器是電力系統中電壓轉換、電能傳輸和終端分配的主要電力設備。如果變壓器套管存在缺陷或故障，將直接危及到變壓器的安全運行。因油紙電容式變壓器結構復雜、維護周期長、檢測難度大，在對其進行檢修維護時，工作人員應充分利用一切停電機會認真檢查變壓器套管，及時排除隱患，對購買檢修材料認真檢查，確保檢修質量。另外，檢修人員還應不斷提高自己的專業技術水平，確保變壓器在維修后能夠長期穩定運行。

參考文獻

電容式范文第3篇

關鍵詞：電容式電壓互感器 鐵磁諧振 過電壓 介損

中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）012-025-02

1引言

電壓互感器作為測量設備，在反映電力系統運行狀態和保護電力系統穩定承擔著重要作用。電壓互感器常見故障有：二次熔絲熔斷，一次熔斷器熔斷，擊穿熔斷器熔斷，鐵磁諧振，內部絕緣損壞等。每種故障的誘因都有差別，為探明故障導致的原因，就需要針對每種故障進行詳細分析并進行分類，從而達到維護電力系統穩定和保證設備安全運行的目的。

電容式電壓互感器具有電場強度裕度大、絕緣可靠性高、不與開關斷口電容形成鐵磁諧振并能削弱雷電波頭等電氣優點。一般適用于110kV及以上電壓等級，目前在電力系統已得到廣泛應用。由于受設計制造經驗、工藝水平、原材料及過電壓等因素的限制，投運后會發生各種各樣的故障，影響了電網的安全運行。

本文針對常德電業局220kV鐵山變電站的電容式電壓互感器故障進行分析，找出故障發生的過程及其原因，從而針對性地提出預防措施。

2電容式電壓互感器的工作原理

該電壓互感器為電容式，型號TYD110/ -0.01。其電氣原理圖如圖1所示。根據試驗數據分析原因如下：

由圖1可見：

該電容式電壓互感器中使用的是氧化鋅避雷器，氧化鋅避雷器是通過將一次繞組線圈過電壓控制在一個比較低的水平，從而防止因中變壓器鐵心飽和程度過深導致鐵磁諧振。由圖可見，當一次繞組線圈產生過電壓時，則與其串聯的補償電抗器也產生過電壓，則避雷器F上也承受過電壓，此時起保護作用的避雷器將能量傳到大地，從而保護了一次繞組及補償電抗器。

3故障分析

3.1故障過程

2012年7月12日，檢修人員接到運行人員通知，220kV鐵山變110kV母差保護、110kV II母上各出線保護屏發TV斷線信號。檢修人員立即到達現場，經檢查發現II母電壓互感器C相故障造成電壓異常，需盡快停電處理。運行人員接到調度指令，將5X24 TV退出運行，安排檢修人員進行檢修工作。檢修人員經許可開工，先后對5X24 TV C相進行介質損耗及變比測試試驗，試驗數據均不合格，由此判定TV已損壞，于是組織配件，對TV進行了更換，更換后投入運行，保護信號顯示正常。

3.2試驗測試

解體前測試數據見表1。

測試數據表明：一、二次繞組線圈電阻值正常，即線圈沒有斷線；阻尼器呈高阻狀態，表明阻尼器消諧功能正常；一、二次繞組對地以及一次繞組對二次繞組的絕緣電阻值不正常，絕緣性遭到嚴重破壞，避雷器對地絕緣電阻值為0M ，表明避雷器已經被擊穿損壞，對地導通。由此可以判斷電壓互感器電磁部分的故障是導致此次故障的主要原因。

3.3原因分析

由試驗結果可知，該氧化鋅避雷器已經被擊穿，一次、二次繞組對地以及一、二次繞組之間的絕緣性遭到破壞。

分析其原因可能是：在TV故障發生前曾經有雷電產生，而避雷器由于老化問題，導致避雷器擊穿放電后不能恢復，長時間引起一次線圈過電壓，同時引起回路長時間產生了鐵磁諧振，產生大量能量，破壞一、二次繞組的絕緣性能，引起二次測量電壓不正常，保護裝置報TV斷線。

鐵磁諧振發生過程分析如下：

在鐵磁材料中， 不是固定的常數，磁感應強度B和磁場強度H之間不是線性關系，如圖2所示。在圖中可見，曲線的A點附近曲線開始彎曲，再往上，B值的變化越來越平緩，H變化而B值變化很少的現象我們就稱為磁飽和現象。磁飽和后，線圈中電流再增加，電感中的磁通基本不再增加。線圈磁阻增加的同時導致激磁回路感抗變。

此時，一次線圈電壓升高，使線圈出現較大激磁電流導致中變壓器鐵心飽和，激磁回路感抗變小，即一次線圈感抗變小，使得Xr+Xl接近于Xc，從而引起鐵磁諧振。一般情況下，阻尼器通過電阻發熱，將鐵磁諧振產生的能量消耗掉，此阻尼器也叫消諧器。但當避雷器被擊穿而長時間不能恢復時，即避雷器已經起不到保護作用，鐵磁諧振的現象將長時間持續，而鐵磁諧振將使電感和電容產生過電壓，一般為額定值的2～3倍，使一次線圈電流增大很多，線圈發熱嚴重，繞組間絕緣以及對地的絕緣性能遭到破壞，同時由于阻尼器長時間吸收大量諧振能量，電阻發熱量極大，促使油溫溫度上升，加劇了一次、二次線圈的絕緣性能的損害，這與現場測試的一、二次線圈絕緣電阻值的結果一致。從而導致了二次線圈電壓顯示不正常，保護裝置報TV斷線信號。

4結論

（1）氧化鋅避雷器擊穿將加大鐵磁諧振發生的幾率。

（2）消諧器長時間吸收大量諧振能量，電阻發熱量極大，促使油溫溫度上升，破壞電容式電壓互感器的絕緣性能。

（3）應該加強紅外測溫儀對電容式電壓互感器運行設備狀態的監視。

（4）進一步對此類氧化鋅避雷器進行試驗研究，探明是個別產品老化問題，還是產品質量問題。

參考文獻：

[1] 梁雨林，黃霞，陳長材.電壓互感器二次回路異常的原因及對策[J].電力自動化設備，2001（11）.

[2] 王曉云，李寶樹，龐承宗.電力系統鐵磁諧振研究現狀分析[J].電力科學與工程，2002（04）.

[3] 柳亦鋼，梁俊暉，陳曉東.淺談串聯鐵磁諧振及其消除方法[J].廣西電力，2005（03）.

電容式范文第4篇

關鍵詞：平板電腦；電容式觸摸屏；電容筆

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 11-0000-02

一、引言

平板電腦（Tablet PC）是一種小型、便攜式的個人電腦，它以觸摸屏作為最基本的輸入設備。自蘋果公司首款iPad以來，平板電腦迅速風靡全球。在大多數平板電腦中，都采用電容式觸摸屏，它取代了傳統的鼠標和鍵盤，成為了目前被廣泛使用的簡單方便的輸入設備。電容屏的使用減少了很多外部連線，使得人機交互更加便捷，用戶只需使用電容筆或直接用手就能對平板電腦進行操作。

電容屏的工作原理如圖1所示[1]，它由一個模擬感應器和一個雙向智能控制器組成。模擬感應器是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各有一層聚酯材料導電層，最外是納米級別厚度的矽土玻璃，形成堅實耐用的保護層。夾層作為工作面，四個角上各引出一個電極內層作為屏蔽層用以保證良好的工作環境。觸摸屏工作時，感應器邊緣的電極產生分布的均勻電壓場。由于人體存在電場，當人手觸碰屏幕時，手指和觸摸屏的工作面之間會形成一個耦合電容。因為工作面上接有高頻信號，于是手指會吸走一個很小的電流，然后分別從觸摸屏四個角上的電極中流出。通過對流經這四個電極的電流比例的精密計算，便可得出觸摸點的位置。最后，控制器會將數字化的觸摸位置數據傳送給主機。

隨著電容屏的不斷發展和普及，人們對于電容屏的性能要求也越來越高，如靈敏度、亮度、耐壓性等。因此，為了滿足消費者的需求，對電容屏的各種性能參數的測試就變得相當重要。特別是在平板電腦的設計研發階段，如何實現數據精確可靠且低成本的測試設計就變得極為重要。本文根據電容屏的結構和工作原理制定出一套完整的的測試規范和計劃，全面測試了電容屏的各項性能和指標，檢測了電容屏在不同工作特性和環境下的失效規律，分析其失效機理。設計的目標是在控制測試成本的同時，盡可能在開發階段找出電容屏的問題并加以解決。本文針對用戶使用平板電腦時的環境和工作模式不同設計了多套方案，保證測試質量及測試工作的順利進行的同時，也使得產品的設計和質量能滿足各種客戶的要求。

二、實驗設計

電容屏的設計和性能必須滿足終端客戶的需要。通過用戶對電容屏的體驗反饋，用戶最關注的是觸摸敏感性、屏幕亮度和可靠性。本文針對電容屏的所要實現的關鍵功能設計了功能性測試。而對于可靠性方面，我們也對電容屏可靠性影響最大的幾個因素，包括表面硬度、反復點擊的影響、耐沖擊、耐跌落等，分別設計了測試方案。

（一）功能性測試

該項測試設計的目的是測試電容屏的基本功能，包括單點觸摸測試，劃線測試和亮度測試。用戶有可能在電池或帶外接電源模式下操控平板電腦，因此所有的功能性測試設計都會在電池和外接電源兩個模式下完成。

1.單點觸摸測試。為了防止誤識別，要求電容筆所點擊的位置和顯示屏所顯示的位置偏差要小于1mm。該測試需要使用電容手寫筆和精度為0.01mm的游標卡尺。具體設計如下：

（1）開機進入系統后，首先使用校準軟件對電容屏進行校準，校準的目的是為了保證單點觸摸測試結果的可靠性，減小由于測試偏差引起的結果失敗。

（2）結合電容屏的結構和用戶的使用習慣，我們把整個電容屏分成如圖2所示9個均等的區域。

（3）用電容筆點擊的壓力值要能夠使電容屏工作，即為20±10gr。

2.劃線測試。為了保證書寫和其他使用的流暢，要求當用手指或電容筆在電容屏上面劃線時，系統顯示劃出的線或圓的軌跡不能斷開或發生偏移，且系統顯示劃出的線或圓的軌跡與手指或筆的偏差要小于1mm。該測試需要電容手寫筆和精度為0.01mm的游標卡尺。具體設計如下：

（1）開機進入系統后，首先使用校準軟件對電容屏進行校準.

（2）結合電容屏的結構和用戶的使用習慣，把電容屏按圖3所示先劃出8條線，分成均等的8個三角形。其中第5，6，7，8這四條線是四周邊沿的線，為了提高測試的準確性，這四條線要與邊框距離2mm，以免測試中手或電容筆觸碰到四周的邊框而影響測試結果。

（3）在八個三角形區域內隨意劃出直徑為1-5mm的圓。

（4）手指或電容筆的壓力值要能夠使電容屏工作(手指：0gr，電容筆：0±10gr)。

3.亮度測試。該測試是為了檢測透過電容屏的最大亮度是否符合設計要求。業界通用的亮度測試點有5點，9點，11點，本文選用5點測試法。因為我們測試中使用的平板電腦尺寸較小，而且采用5點，9點，11點測試后的平均值都在誤差范圍內，為了提高工作效率且不影響測試的準確性，本文選用5點測試法。取5點測試結果的平均值大于200尼特即為通過。該測試需要使用亮度測試儀，我們的實測選用了Konica CA-210，該設備的優點是不需要在暗室中完成測試，使用方便。具體設計如下：

（1）在正式測試前，系統至少要開機30分鐘。

（2）測試系統平放在測試臺上，亮度測試儀垂直緊貼測試系統，不能有縫隙，否則會有光線透進。

（3）使用5中心點測試方法對如圖4所示的觸摸屏中的5個點進行亮度測試。

（4）計算該5中心點的最大亮度值的平均值，分析是否滿足測試合格標準。

（二）可靠性測試

電容式范文第5篇

關鍵詞：糧食水分；電容式；發展趨勢

中圖分類號：TS211.41 文獻標識碼：A

前言

糧食是人類賴以生存的物質基礎，其質量的好壞是關系到國計民生的大事[1]。在運輸和儲藏過程中，糧食的含水率是影響其質量的一個非常重要的指標。糧食中的水分按物理性質可分為游離水（自由水）和結合水（結晶水）。游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食顆粒內部的毛細管內和分子間隙中的水分；結合水是通過化學作用吸附在糧食細胞內或糧食分子結構中的水分。游離水具有普通水的一般性質，其對糧食的質量有著重要的影響，糧食的含水率就是指游離水占糧食重量的百分比[2]。

糧食剛收獲時一般內部都含有較高的水分，高含水率會促使糧食生命活動旺盛，容易造成糧食發熱、霉變、生蟲和其他的生化反應。為了確保糧食的安全儲藏，必須對收獲后的糧食進行及時干燥，將其含水率降至安全儲藏標準[3-4]。因此，糧食水分檢測技術在糧食干燥過程中顯得尤為重要。

1 糧食水分的檢測方法

糧食水分的檢測方法主要有直接法和間接法。直接法通過對糧食進行加熱干燥后直接測量其水分的含量。這種檢測方法是一種基準法，測量時不會改變樣品的性質，但它是一種間歇式的測量方法，一般需要較長的測量周期，根據所使用的方法不同，測量時間大約需要十幾分鐘到幾個小時不等，不能實現對糧食水分含量的連續測量。間接法是通過測量與水分含量變化相關的物理量從而得到糧食的水分含量，因此容易實現水分的在線測量。間接法包括化學法、電導法、電容法、中子法、微波法、光學法等[5]。其中，電容法具有結構簡單、分辨率高、動態響應快以及價格便宜等特點，但其受外界影響的因素較多，數據處理也相對復雜。

2 電容式糧食水分傳感器及原理

電容式糧食水分傳感器是依據電容法為基礎設計的，其原理是：在常溫下，干燥糧食的介電常數為2～4，而水的介電常數約為80。糧食干質的介電常數遠遠小于水的介電常數。當電容式水分傳感器以糧食作為極間介質時，糧食含水率的變化必將引起其介電常數的相對變化，在電容器極板面積和極板間距不變的條件下，可以通過測量此電容器的電容值變化來測定糧食的相對介電常數值，由此得出被測糧食的含水率[6]。

目前，常見的電容式糧食水分傳感器的極板結構主要有2 種型式：圓筒型和平行極板型[7]。

2.1 圓筒式電容傳感器

圓筒式電容傳感器一般是把傳感器的電容極板制作成同心軸圓柱形，即類似量筒或量杯的形狀，2塊圓形極板的中空部分是糧食的采樣區域。

圓筒式電容傳感器的極板結構如圖1所示。

圖中圓筒式電容傳感器的高為L，內極板為半徑為r，外極板半徑為R，當L>>R-r時，可忽略圓柱的邊緣效應。當2極板分別帶有電荷+q和-q時，電荷均勻的分布在兩極板的表面上，則圓柱每單位長度的所帶電荷量絕對值為λ（λ=q/L）。由于電容傳感器兩極板具有軸對稱性，那么兩極板間離圓柱軸線距離為s處的電場強度E為：

其中，為真空介電常數。

兩極板間的電勢差ΔU為：

則圓筒式傳感器的電容為：

當電容傳感器兩極間放入介電常數為的被測樣品時，其相對介電常數為：

極板電容值則變為：

由上式可以看出，當糧食內部的含水量變化時，其相對介電常數也會相應改變，從而導致電容傳感器的輸出電容值發生變化。因此，可以通過測量電容傳感器的電容值來得出被測糧食的含水率。這就是圓筒式電容傳感器測量糧食含水率的工作原理。

圓筒式電容傳感器在使用時一般需要垂直接入或嵌入到干燥機的糧食流道中[8]，其占用了較大的高度空間，不適用于低矮體積小的干燥機。此外，圓筒式電容傳感器內部的間斷啟閉采樣裝置常有堵塞或機械故障等問題的發生，需要工作人員停機給予維修。

2.2 平行極板式電容傳感器

平行極板式電容傳感器是由2塊相對的平行極板構成的，2塊平行極板中間的部分是糧食的采樣區域。

平行極板式電容傳感器的結構如圖2所示。

其極板的電容計算公式為：

式中，為真空介電常數，為被測物料的相對介電常數，A為電容極板的面積（），D為兩極板間的距離。

當2塊電容極板間充滿被測糧食時，其內部空間可以抽象成是由糧食的干質、糧食中的水分和糧食顆粒孔隙中的空氣3者所組成的。設3者的介電常數分別為、、。則此時電容傳感器的電容值C為[9]：

式中，，e為兩極間糧食的孔隙比，為糧食干質的容重，M為被測糧食的含水率。

上式給出了電容傳感器電容值與其影響因素之間的關系，只要確定了相關的影響因素，就可以用所測極板電容值來反應被測糧食的水分含量。

將平行極板式電容傳感器應用在糧食干燥裝置上進行在線測量糧食水分時，需要糧食從極板間流過，這樣會導致安裝十分困難。且為了提高傳感器的靈敏度，通常需要加大極板相對面積來實現傳感器的初始電容值的增加，因此，在用于對傳感器體積有特殊要求的場合時則受到了一定的限制。如果用減小傳感器極板間距的方法來保證靈敏度，則傳感器的量程又會受到直接限制[10]。

3 電容檢測技術的發展趨勢

目前，根據不同的水分檢測技術而生產出來的水分儀種類有很多，它們按市場的不同需求被應用在各種場合中。電容檢測技術作為眾多檢測方法之一，以其諸多優點被廣泛應用。研究人員也針對電容式傳感器的影響因素提出了很多解決方法。例如，將平行極板式電容傳感器的2塊極板置于同一平面上，成為了平板式電容傳感器，減小了安裝難度。給電容器加裝排糧輪來減小被測糧食緊實度變化對測量結果造成的影響等。但電容式水分傳感器領域仍有很大的研究空間。提高檢測精度和在線檢測的穩定性等難題，還需要研究人員深入探索加以解決。

參考文獻

[1] 林國棟.糧食水分在線檢測控制系統的研究[D].遼寧：沈陽工業大學，2003.

[2] 單成祥.傳感器的理論與設計基礎及應用[M].北京：國防工業出版社，1999.

[3] 張永林，王旺平，鄭，等.谷物干燥實時在線智能水分測量系統[J].農業工程學報，2007，23（09）：137-140.

[4] 李振濤，張陽，張麗梅.谷物類糧食水分自控系統的研制[J].沈陽師范大學學報，2008，26（01）：79-81.

[5] 丁元明，張學東，王雪.糧食水分測量技術概況[J].分析儀器，1997（02）：5-8.

[6] 蔡利民，孔力.圓筒形電容式糧食水分傳感器的數學模型與影響因素分析[J].分析儀器，2009（01）：49-52.

[7] 楊榮輝.電容式糧食水分儀的研究[D].沈陽：沈陽工業大學信息科學與工程學院，2003.

[8] 程衛東，柏雪源，王相友，等.干燥過程中谷物水分在線測量系統[J].農業機械學報，2000，31（02）：53-55.

[9] 李慶中，高玉根，張道林，等.谷物含水率在線測試系統的研究[J].農業機械學報，1995，26（03）：80-84.