5.2.1　测量原理

5.2.1　测量原理

基于上述原理的检测方法如图5-3所示，采用线性度好、结构参数固定的电容传感器，对测气固两相粒子建立介电常数模型，进行粒子扩散云雾浓度检测；当混合物浓度发生变化时，混合物等效介电常数随之变化，引起电容传感器输出信号（感应电荷）变化；根据一定的数学模型对检测信号进行解析，即可得到混合物浓度及其变化。

图5-3　基于电场法的浓度检测机理简图

在空间中设置驱动电极和感应电极，组成一个平行极板电容器，该电容器的电容值可表示为

式中，ε0为真空介电常数；εr为待测电介质的相对介电常数；εe为待测电介质有效介电常数；S为极板正对面积；d为两极板间距。

在驱动极板施加驱动电压U，则在感应极板上会产生感应电荷Q：

假设待测混合物介电常数—浓度模型为

式中，εe1、εe2分别为各成分的介电常数；φ为混合物浓度。通常情况下εe1、εe2为已知，则混合物介电常数成为混合物浓度的单一变量函数：

联立式（5-1）、式（5-2）和式（5-4），有

对于驱动电压和结构不变的电容传感器，d、S和U也为常数，有

由上式可知，通过检测电容传感器输出信号（感应电荷量），并根据一定的反演模型，可以计算出混合物浓度；同时可知，使用电场法检测云雾浓度时，建立正确的浓度—介电常数模型是该方法的核心。