電容應變計

電容

電容（或稱電容量）是表征電容器容納電荷本領的物理量。我們把電容器的兩極闆間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容器從物理學上講，它是一種靜态電荷存儲介質（就像一隻水桶一樣，你可以把電荷充存進去，在沒有放電回路的情況下，刨除介質漏電自放電效應/電解電容比較明顯，可能電荷會永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信号濾波、信号耦合、諧振、隔直流等電路中。

電容的符号是C                                C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U

在國際單位制裡，電容的單位是法拉，簡稱法，符号是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)。

電容與電池容量的關系:

1伏安時=25法拉=3600焦耳

1法拉=144焦耳

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

電容應變計

一種能将構件的尺寸變化轉換成電容變化的變換器。常用的電容應變計有：弓形電容應變計、平闆式電容應變計、杆式電容應變計三種。它的主要元件電容極片，可制成平闆形或圓柱形。

電容應變計

，

式中C為電容；χ為電容極片間介質的介電常數;A為極片的面積；s為極片間的距離。将電容應變計安裝在構件表面上，電容應變計的電容相對變化ΔC/C與引起此變化的構件表面在應變計軸線方向的尺寸相對變化ΔC/C（即應變量ε）之比，稱為電容應變計的靈敏系數(K)：

，

它表示電容應變計輸出信号和輸入信号之間數量上的關系。

電容應變計的優點是靈敏系數大(從十至一百)，頻率響應高，能在惡劣環境(如高溫、低溫、核輻射環境)工作，重複性好，穩定性高。但是，它的輸出的阻抗高和信号小，故測量線路比較複雜；易受電纜的寄生電容所影響，故應有良好的屏蔽和較高的絕緣電阻。電容應變計還可以采取多路同時測量的方式，已研制出一百路同時工作的電容應變計測量系統。

電容應變計多用于發電廠的管道、設備或核能設備的長期高溫應變測量，監視裂紋的形成和發展，以及對航空構件材料進行高溫性能測試。

弓形電容應變計 　在兩條曲率不同的鎳基合金弓形條之間，安裝一對電容極片，用點焊法将弓形條的兩端固定在試件上(圖2)。它的工作溫度範圍為-269～+650℃，以空氣為介質，介電常數不随溫度變化，故工作穩定，零點漂移極小。平闆式電容應變計 　在一個鎳鉻合金的菱形框架上開出墪形槽，中部的槽中裝入四片不鏽鋼電容極片，各極片之間以及極片與框架之間用雲母片隔開。框架的兩對角處裝有安裝耳片(圖3)。可用點焊或用高溫粘結劑将安裝耳片固定于試件表面，或在安裝耳片上沖出小孔，用火焰噴塗陶瓷材料進行固定。當試件産生應力時，通過菱形框架使電容極片間的距離變動，電容就相應變動。當應變計受熱時，雲母的介電常數變動，也會使電容發生變化，但可利用菱形框架和試件的膨脹系數的差異，使此效應互相抵消。這種應變計的工作溫度可達954℃。杆式電容應變計 　在一個安裝闆的圓杆上裝一對圓筒形的内電容極片，用陶瓷體使它和圓杆絕緣；在另一安裝闆上裝一個環形外電容極片，套在内電容極片上，内外電容極片應保持同心，以空氣絕緣（圖4）。圓杆和試件的材料必須相同，以達到溫度補償的效果。此内外電容極片構成差動電容器，試件上的應變使得内外電容極片交疊的面積變動而引起電容變化。電容的相對變化和應變有線性關系。這種應變計還可以反映應變的方向（壓縮或拉伸）。它的最高工作溫度可達816℃。