[實(shí)用新型]一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420075459.3
• 申請(qǐng)日: 2014-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN203705012U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晏紅;張力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/26
• 分類號(hào): G01F23/26
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，涉及液位測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，比較實(shí)用的液位測(cè)量方法主要有：浮子法，超聲波反射法和壓力測(cè)量法等。浮子法由于與液面直接接觸，使得浮子法的可維護(hù)性較差，使用壽命短。如：鋼帶式浮子液位計(jì)，鋼帶由于液體進(jìn)出引起的液面波動(dòng)，容易疲勞折斷。差壓法存在的問(wèn)題主要是：沉淀物和粘稠液阻塞容器底部引壓管線及密度變化造成的誤差。例如：原油密度隨成份或溫度變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，所以需要定期清洗，維護(hù)量較大，一般精度也不太高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，利用電容傳感器通過(guò)相應(yīng)的電路和軟件，將液位的變化情況以數(shù)字和圖形的形式顯示在計(jì)算機(jī)上。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，包括變面積式電容傳感器，變面積式電容傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接計(jì)算機(jī)，所述變面積式電容傳感器包括：三個(gè)金屬片，其中兩個(gè)金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個(gè)金屬片作為中間抽頭。

變面積式電容傳感器將液位變化引起的電容變化，轉(zhuǎn)換為0~5V的直流信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成了數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、處理，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信連接。

本實(shí)用新型一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，利用簡(jiǎn)易式的、三個(gè)金屬片構(gòu)成的變面積式電容傳感器，通過(guò)相應(yīng)的電路和軟件，將液位的變化情況以數(shù)字和圖形的形式顯示在計(jì)算機(jī)上。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型測(cè)量系統(tǒng)連接框圖。

圖2為本實(shí)用新型差動(dòng)式電容電路圖。

具體實(shí)施方式

電容式傳感器的選用及其工作原理：

電容式傳感器分為三種：變間隙式電容傳感器，變介電常數(shù)式電容傳感器和變面積式電容式傳感器。變間隙式電容傳感器有定極板和與被測(cè)體相連的動(dòng)極板。由公式c=????????????????????????????????????????????????可知，當(dāng)動(dòng)極板因被測(cè)參數(shù)改變而引起移動(dòng)時(shí)，就改變了兩極板間的距離d，從而改變了兩極板間的電容。當(dāng)間隙減小時(shí)，則電容增加。對(duì)于這種類型的傳感器，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙，但間隙減小受到電容器擊穿電壓的影響，同時(shí)對(duì)加工精度要求也提高了。?而且，這種傳感器測(cè)量的范圍很小，一般用來(lái)測(cè)量微小的線位移，如0.01微米~零點(diǎn)幾毫米。變介電常數(shù)傳感器若相對(duì)介電常數(shù)變換時(shí)，電容也相應(yīng)變換_△C，可見介電常數(shù)的改變可以引起電容的改變。但是，對(duì)于測(cè)量介質(zhì)不變的液位是不可行的。變面積式電容傳感器:根據(jù)電容的計(jì)算公式c=可知，改變兩極板間的相對(duì)面積也可以改變電容的值，而且這種類型的傳感器的輸出特性是線性的，靈敏度為一個(gè)常數(shù)。增大極板長(zhǎng)度，減小間隙可以提高靈敏度。但另一極板長(zhǎng)不宜過(guò)小，否則會(huì)因邊緣電場(chǎng)影響的增加面影響線性特性。

????本實(shí)用新型選用變面積式電容傳感器，包括：三個(gè)金屬片放入需要測(cè)量液位（水位）的容器中，其中兩個(gè)金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個(gè)金屬片作為中間抽頭。三個(gè)金屬片放入需要測(cè)量液位（水位）的容器中即可。因?yàn)樗菍?dǎo)電液體，則電容間的間隙是不變的，只有絕緣層厚的間距。而金屬片之間的介質(zhì)：塑料就是絕緣材料。由于塑料很薄，極間間隙很小，電容值較高。可以根據(jù)測(cè)量的要求選擇不同長(zhǎng)度的極板，測(cè)量的范圍就可以大大地加大。本實(shí)用新型一種液位自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，包括變面積式電容傳感器，變面積式電容傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接計(jì)算機(jī)。

液位自動(dòng)化測(cè)量時(shí)，通過(guò)變面積式電容傳感器，將液位變化引起的電容變化，轉(zhuǎn)換為0~5V的直流信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成了數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、處理，通過(guò)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信連接，在計(jì)算機(jī)上顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)和變化的圖形。

將上述三個(gè)金屬片放入需要測(cè)量液位（水位）的容器中，接成差動(dòng)式電容電路，如圖2所示。因?yàn)樗菍?dǎo)電液體，則電容間的間隙是不變的，只有絕緣層厚的間距。而金屬片之間的介質(zhì)：塑料就是絕緣材料。由于塑料很薄，極間間隙很小，所以電容值較高。隨著水位的升降電容電極的相對(duì)面積發(fā)生相應(yīng)的變化，從而電容值也發(fā)生相應(yīng)的變化，這樣就實(shí)現(xiàn)了從水位變化到電容的變化。如圖2所示，其輸出電壓U為：△U=Uc1-Uc2，差動(dòng)式電容傳感器比非差動(dòng)式電容傳感器線形范圍大，靈敏度高。隨著液位的升降，則電容的相對(duì)面積發(fā)生變化，其輸出電壓U為2△U。