电容式液位传感器设计详解.doc

目录 第1章 摘要.........................................2 第2章 引言.........................................3 第3章 电容式液位传感器结构与测量原理................4 3.1电容式液位传感器的结构...............................4 3.2电容式液位传感器的工作原理............................6 第4章测量电路设计....................................9 4.1测量电路............................................9 4.2整流电路............................................13 4.3放大电路............................................13 第5章 误差分析.......................................14 5.1机械结构参数的影响...................................14 5.2测量电路的影响.......................................15 第6章 结论...........................................15 心得体会.............................................15 参考文献.............................................16 第1章 摘要 在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前国内外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。 车用燃油油位的计量，从而向当今高精度、数字化、集成化、智能本设计采用一种与介质无关的电容式液位测量方法，解决了传统电容测量与被测介质有关的技术难题。它可以应用于动态液位测量，尤其是在被测液体本身介质常数和液位，随时间和环境等因素容易发生变化的场合，如化的科学技术全面发展更迈进了一步，对满足石油化工等液位检测领域的迫切需求具有重大的理论和应用价值，前景十分广阔。 消除电容式液位测量方法中介质介电常数的因素是关键，设计符合测量方法的电容极板，通过电容电压转换电路处理为直流电压信号，由数据采集卡采集后送入单片机或计算机，最终实现算法的设计。其中电容极板设计时需注意消除和减小边缘效应和寄生电容的影响，同时要保证平板电容良好的绝缘性能和抗外界干扰性。 最后在整体设计和理论分析的基础之上，从硬件各部分进行具体的设计，包括硬件电路和各环节的信号量匹配等。通过理论计算和数据分析，验证了此液位仪具有良好的性能，达到了要求的技术指标，同时指出了需要改进和完善的地方。 第2章引言 电容式传感器利用了非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量。电容式传感器广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，并正逐步扩大到压力、差压、液面（料位）、成分含量等方面的测量。电容式传感器具有以下几个特点： 1）机构简单，体积小，分辨力高； 2）可实非接触式测量； 3）动态效应好。电容式传感器的固有频率很高，因此动态效应时间短，且其介质耗损小，可使用较高的工作频率，可用于测量高速变化的参数； 4）温度稳定性好。它本身发热量极小； 5）能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作 6）电容量小，功率小，输出阻抗高，因此，负载能力差，易受外界抗干扰产生不稳定现象。 电容式传感器是把被测的非电量转换为自身电容量变化的一种传感器。这些被测量是用于改变组成电容器的可变参数而实现其转换的。电容式传感器的基本工作原理可以用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为： 　 （1） 公式中 —— 电容极板间介质的介电常数； A ——两平行板所覆盖的面积； d ——两平行板之间的距离。 因此只要改变其中的一个参数，