[發明專利]一種電容式液位傳感器最佳匹配參數設計方法在審
| 申請號： | 202011210674.6 | 申請日： | 2020-11-03 |
| 公開（公告）號： | CN112161675A | 公開（公告）日： | 2021-01-01 |
| 發明（設計）人： | 錢劍東;張凱;郭林;朱林根;陳秉巖;單鳴雷 | 申請（專利權）人： | 常州市鼎興電子有限公司 |
| 主分類號： | G01F23/26 | 分類號： | G01F23/26 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 丁濤 |
| 地址： | 213022 江蘇省*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 電容 式液位 傳感器 最佳 匹配 參數 設計 方法 | ||
1.一種電容式液位傳感器最佳匹配參數設計方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1：將信號源輸出電壓、阻抗為XR的阻抗器件和阻抗為XS的電容傳感器構成串聯電路，其中，信號源輸出電壓是幅度和頻率分別為VT和f的正弦波電信號，則電容傳感器上的阻抗電壓VS表達式為：
步驟2：設外界應變導致電容傳感器的阻抗變化區間為XS∈[XSmin,XSmax]，則電容傳感器上的阻抗電壓VS的變化量δ表示為：
其中，信號源輸出電壓VT是常數，電容傳感器的最大阻抗XSmax和最小阻抗XSmin為已知的常量，則電容電壓動態變化量δ僅為關于XR的函數；
步驟3：對公式(2)求XR的一階導數，如公式(3)所示：
步驟4：令步驟3得到的導數為零得到關于XR的方程：
以XR作為未知數，求解方程(4)可得：
公式(5)所得XR即為獲得傳感器最大動態電壓變化量δmax的取值，
步驟5：定義電容傳感器的阻抗其中CS為傳感器動態電容，i為虛數單位，將電容傳感器的阻抗XS的區間數值代入公式(5)，并取復數的模可得：
2.根據權利要求1所述的一種電容式液位傳感器最佳匹配參數設計方法，其特征在于，所述電容傳感器的感應電極由面積漸變的兩個電極構成，其形狀為三角形或梯形。
3.根據權利要求2所述的一種電容式液位傳感器最佳匹配參數設計方法，其特征在于，所述電容傳感器包括兩個平行設置的三角形感應電極和組合浮子，其中，三角形感應電極為直角三角形感應電極，則三角形面積的變化量如式(7)所示：
式(7)中，a、h分別為直角三角形的直角邊，且a＝htanθ；
將a＝htanθ和Δa＝Δhtanθ代入公式(7)，可得：
當組合浮子感應介質的相對介電常數為εr，高度h增加Δh時，根據公式(8)可得介質電容的變化量為：
式中，ε0為真空的介電常數，εr為感應介質的相對介電常數，d為介質厚度即為組合浮子的厚度，ΔS為高度h增加Δh時的介質與電極板重疊面積變化量。
4.根據權利要求2所述的一種電容式液位傳感器最佳匹配參數設計方法，其特征在于，所述組合浮子包括感應介質與漂浮介質，且兩者粘結構成組合浮子。
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