高天 張桉琦 周雨豪 王瑞瑞

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，水位是常見(jiàn)的檢測(cè)量。本文提出了一種基于電容式傳感器來(lái)測(cè)量水位的方案，依靠測(cè)量傳感器中介質(zhì)的變化，獲取液位的高度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分，首先利用電容式傳感器將被測(cè)液體的高度轉(zhuǎn)換為容量的大小，然后將容量的測(cè)量轉(zhuǎn)換為使用多諧振蕩器電路的頻率測(cè)量，從而間接的測(cè)量液位高度。

關(guān)鍵詞：電容式傳感器;水位測(cè)量;多諧震蕩電路

0引言

中國(guó)的工業(yè)化發(fā)展越來(lái)越迅速，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的水位進(jìn)行檢測(cè)，具有重要的研究意義。

本文針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于導(dǎo)電容器中水位的測(cè)量，基于電容式變均值傳感器原理，研制了一套水位測(cè)量系統(tǒng)。

1方案的論證

1.1 與已有測(cè)量方案的比較

本文利用電容式傳感器設(shè)計(jì)了一種可用于水位測(cè)量的功能，又能克服其他弱點(diǎn)的測(cè)量方式。

1.2問(wèn)題分析

題目要求往一個(gè)直徑為2m，高5m的鐵桶內(nèi)連續(xù)注水，當(dāng)注水?dāng)?shù)量達(dá)到桶容量的80%時(shí)就停止注水，本文使用電容式傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？勺兘殡妭鞲衅骼貌煌橘|(zhì)的不同介電常數(shù)，通過(guò)介質(zhì)的變化來(lái)檢測(cè)測(cè)量值，并通過(guò)其值來(lái)反射電容傳感器的容量。

1.3電容式傳感器的測(cè)量原理

圖1為題目所述被測(cè)容器的結(jié)構(gòu)原理圖。被測(cè)容器中共有兩種介質(zhì)，分別為水和空氣。

以上公式表明，當(dāng)電路完成時(shí)，振蕩器的功率隨容量的變化而變化，因此，可以測(cè)量輸出端的輸出頻率來(lái)計(jì)算被測(cè)容量的大小。計(jì)算液體的高度。

2測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，采用555定時(shí)器的多諧振蕩器電路作為測(cè)量電路，并輔以外圍的液晶顯示模塊、液位報(bào)警監(jiān)測(cè)電路。由傳感器檢測(cè)到的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，由液晶顯示模塊顯示容器內(nèi)的液位

當(dāng)實(shí)際液位高于容器容量的80%時(shí)，單片機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3結(jié)語(yǔ)

電容式傳感器可以對(duì)測(cè)量誤差要求稍低的液位進(jìn)行測(cè)量。使用時(shí)應(yīng)注意電容式傳感器必須固定在液位中，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。由于它是接觸式測(cè)量，會(huì)影響原來(lái)液體的液位，而測(cè)量出來(lái)的是新的液位高度。

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