電容應變計

　　一種能將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、平板式電容應變計、桿式電容應變計三種。它的主要元件電容極片，可製成平板形或圓柱形。

　　以簡單的平板電容器（圖1）為例。當不考慮邊緣電場的影響時，有：

，

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。

　　將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號和輸入信號之間數量上的關系。

　　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，重復性好，穩定性高。但是，它的輸出的阻抗高和信號小，故測量線路比較復雜；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。

　　電容應變計多用於發電廠的管道、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，用點焊法將弓形條的兩端固定在試件上（圖2）。它的工作溫度范圍為-269～+650℃，以空氣為介質，介電常數不隨溫度變化，故工作穩定，零點漂移極小。

　　平板式電容應變計　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銹鋼電容極片，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將安裝耳片固定於試件表面，或在安裝耳片上沖出小孔，用火焰噴塗陶瓷材料進行固定。當試件產生應力時，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℃。

　　桿式電容應變計　在一個安裝板的圓桿上裝一對圓筒形的內電容極片，用陶瓷體使它和圓桿絕緣；在另一安裝板上裝一個環形外電容極片，套在內電容極片上，內外電容極片應保持同心，以空氣絕緣（圖4）。圓桿和試件的材料必須相同，以達到溫度補償的效果。此內外電容極片構成差動電容器，試件上的應變使得內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℃。