У кожному перетворювачі, перетворюючий елемент заснований на певному фізичному принципі, який пов'язаний з електричними характеристиками пристрою так, що зміна вимірюваної величини спричиняє за собою зміну цих характеристик. Зміни в електричних характеристиках створює електричний сигнал, залежний від вимірюваної величини. 

   Хоча на ринку продаються тисячі вимірювальних перетворювачів, принципів дії, на яких вони засновані, існує відносно небагато. Тому можна розглянути ці принципи досить детально. Усі використовувані в перетворювачах основні принципи можна об'єднати в категорії, які описані нижче.

Перетворювачі ємностей

   Перетворюючі елементи ємностей перетворюють зміни вимірюваної величини на зміни ємності. Конденсатор формується з двох пластинів, розділених шаром діелектрика, а його ємність визначається з наступного вираження:

                       C = εоεS/x

Де  εо - електрична постійна, ε - діелектрична проникність  діелектрика;

S - площа поверхні кожної пластини; х - відстань між пластинами.

 

                                          Мал. 1.  Вимірювальний перетворювач місткості 

   З цього співвідношення виходить, що місткість залежить від діелектричної проникності, площі поверхні пластинів і відстані між ними (мал. 1).

   Місткість такого перетворювача зазвичай вимірюється таким чином:

1) за допомогою мостової схеми змінного струму, в якій перетворювач утворює одне плече моста;

2) за допомогою мультивібратора, в якому конденсатор в ланцюзі визначає частоту коливань.

   В каждом преобразователе, преобразующий элемент основан на определенном физическом принципе, который связан с электрическими характеристиками устройства так, что изменение измеряемой величины влечет за собой изменение этих характеристик. Изменения в электрических характеристиках создает электрический сигнал, зависящий от измеряемой величины. 

   Хотя на рынке продаются тысячи измерительных преобразователей, принципов действия, на которых они основаны, существует относительно немного. Поэтому можно рассмотреть эти принципы достаточно подробно. Все используемые в преобразователях основные принципы можно объединить в категории, которые описаны ниже.

   Емкостные преобразующие элементы превращают изменения измеряемой величины в изменения емкости. Конденсатор формируется из двух пластин, разделенных слоем диэлектрика, а его емкость определяется из следующего выражения:

                       C = εоεS/x

Где  εо - электрическая постоянная, ε — диэлектрическая проницаемость  диэлектрика;

S - площадь поверхности каждой пластины; х — расстояние между пластинами.

 

                                          Рис.1.  Емкостный  измерительный преобразователь

   Из этого соотношения следует, что емкость зависит от диэлектрической проницаемости, площади поверхности пластин и расстояния между ними (рис.1).

   Емкость такого преобразователя обычно измеряется следующим образом:

1) с помощью мостовой схемы переменного тока, в которой преобразователь образует одно плечо моста;

2) с помощью мультивибратора, в котором конденсатор в цепи определяет частоту колебаний.