[發明專利]電容型液面檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310172513.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103278211A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 蔡泳
• 申請（專利權）人: 重慶南方數控設備有限責任公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明屬于液面檢測領域，特別是涉及一種電容型液面檢測裝置及方法。

背景技術

目前，公知的電容型液面檢測技術，利用液體-絕緣槽-地構成的電容對液面進行檢測，通常被檢測絕緣槽的容量都在數十公斤到數十噸之間，形成的電容值都較大，在數百PF以上，但是在醫療、化工、理化分析等領域內作為樣本測試分析的液體一般都很少只在毫升級，作為容器試管等容量也很小，形成的電容一般都只有數P到10多P，利用現有的電容型液電面檢測技術不能可靠檢測，同時連線，液面探針驅動系統等對地構成的寄生電容也可達10多P乃至數十P且隨機變化會掩蓋有用信號，導致檢測不準確。為了克服現有的電容型液電面檢測技術不能可靠檢測低電容液面的問題，必須解決液面探針驅動系統等對地構成的寄生電容進行自動補償的問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠準確地檢測電容型液面的裝置。

本發明要解決的另一技術問題是提供一種能夠進行自動補償的電容型液面檢測方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種電容型液面檢測裝置，包括探針、高頻振蕩器、第一單穩態觸發器和第二單穩態觸發器；所述探針的輸出端連接所述第一單穩態觸發器的第一信號輸入端，所述高頻振蕩器的脈沖信號輸出端連接所述第一單穩態觸發器的第二信號輸入端，同時所述高頻振蕩器的脈沖信號輸出端還連接所述第二單穩態觸發器的信號輸入端；所述第一單穩態觸發器的輸出端連接減法器的第一輸入端，所述第二單穩態觸發器的輸出端連接所述減法器的第二輸入端；所述減法器的輸出端連接低通濾波器的輸入端，所述低通濾波器連接有比較器，所述低通濾波器輸出電壓信號給所述比較器；所述比較器用于將接收到的電壓信號與參考電壓信號進行比較，并輸出電平信號。

采用以上技術方案，試管中的試樣與試管、試管夾分別作為電容上電極、電容絕緣介質、電容下電極構成電容,當探針從上往下運動與液面接觸時檢測到該電容信號,在探針與液面接觸前檢測不到該電容信號，高頻振蕩器同時輸出脈沖信號輸出到第一單穩觸發器和第二單穩觸發器，第一單穩態觸發器和第二單穩態觸發器分別輸出脈沖信號到減法器，減法器扣除寄生電容以進行自動補償，然后減法器輸出脈沖信號給低通濾波器，所述低通濾波器將脈沖信號轉換成電壓信號并輸出給比較器，比較器將接收到的電壓信號與參考電壓信號進行比較，并輸出電平信號，以此實現電容型液面的檢測，由于能夠扣除電路中的寄生電容，極大的提高了電容型液面的檢測準確率，同時高頻振蕩器能夠在低電容檢測時獲取較高電平的有用信號，并且能夠可靠地檢測到低電容型液面。

進一步的，還包括單片機；所述單片機的輸出端連接所述比較器的參考電壓輸入端，所述單片機的輸入端連接所述比較器的信號輸出端，單片機輸出參考電壓給比較器，同時單片機接收比較器輸出的電平信號，單片機能夠根據需要設定參考電壓值并將接收到的電容型液面檢測信息進行保存和處理，提高了本方案的擴展性能。

本發明還提供了一種電容型液面檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、探針與液面接觸，并將檢測到的電容值發送給第一單穩態觸發器；高頻振蕩器同時輸出第一脈沖信號到第一單穩態觸發器和第二單穩態觸發器；

步驟二、第一單穩態觸發器輸出第二脈沖信號給減法器，第二單穩態觸發器輸出第三脈沖信號給所述減法器；所述減法器將所述第二脈沖信號減去所述第三脈沖信號，得到扣除寄生電容后的第四脈沖信號；

步驟三、所述減法器輸出第四脈沖信號給低通濾波器；所述低通濾波器將接收到的脈沖信號轉換為電壓信號并輸出給比較器；

步驟四、所述比較器將接收到的電壓信號與參考電壓進行比較，根據比較結果的不同輸出不同的電平信號。

采用以上技術方案，第一單穩態觸發器檢測到液面電容和寄生電容，第二單穩態觸發器檢測到寄生電容，減法器將第一單穩態觸發器輸出的脈沖信號減去第二單穩態觸發器輸出的脈沖信號，然后輸出給低通濾波器，當加在第一單穩態觸發器和第二單穩態觸發器輸入端的寄生電容相等時，低通濾波器輸出的直流電壓與與高頻振蕩器的頻率成正比，低通濾波器輸出的直流電壓與加在第一單穩態觸發器和第二單穩態觸發器輸入端的寄生電容無關。由于電路難以做到理想的完全對稱，再加上系統噪聲及干擾的影響此時低通濾波器仍然有少量干擾電壓信號產生，由于減法器將第一單穩態觸發器輸出的脈沖信號減去第二單穩態觸發器輸出的脈沖信號，因此極大的降低了該干擾電壓信號，該干擾電壓信號遠小于有用電壓信號，極大的提高了電容型液面的檢測準確度。