一種液位自動化測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種液位自動化測量系統(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：三個金屬片，其中兩個金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個金屬片作為中間抽頭。本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(tǒng)，利用電容傳感器通過相應(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。該測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便、結(jié)果直觀、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并可實(shí)時監(jiān)測。
【專利說明】一種液位自動化測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(tǒng)，涉及液位測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，比較實(shí)用的液位測量方法主要有:浮子法，超聲波反射法和壓力測量法等。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，容易疲勞折斷。差壓法存在的問題主要是: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，就會產(chǎn)生測量誤差，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】

[0003]本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(tǒng)，利用電容傳感器通過相應(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。
[0004]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:一種液位自動化測量系統(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:三個金屬片，其中兩個金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個金屬片作為中間抽頭。
[0005]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(T5V的直流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號變成了數(shù)字信號，單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行采集、處理，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信連接。
[0006]本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(tǒng)，利用簡易式的、三個金屬片構(gòu)成的變面積式電容傳感器，通過相應(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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型測量系統(tǒng)連接框圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型差動式電容電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]電容式傳感器的選用及其工作原理:
[0010]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體相連的動極板。由公式C=
可知，當(dāng)動極板因被測參數(shù)改變而引起移動時，就改變了兩極板間的距離山從而
改變了兩極板間的電容。當(dāng)間隙減小時，則電容增加。對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，同時對加工精度要求也提高了。而且，這種傳感器測量的范圍很小，一般用來測量微小的線位移，如0.01微米?零點(diǎn)幾毫米。變介電常數(shù)傳感器若相對介電常數(shù)變換時，電容也相應(yīng)變換Δ C，可見介電常數(shù)的改變可以引起電容的改變。但是，對于測量介質(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，靈敏度為一個常數(shù)。增大極板長度，減小間隙可以提高靈敏度。但另一極板長不宜過小，否則會因邊緣電場影響的增加面影響線性特性。
[0011]本實(shí)用新型選用變面積式電容傳感器，包括:三個金屬片放入需要測量液位(水位)的容器中，其中兩個金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個金屬片作為中間抽頭。三個金屬片放入需要測量液位(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)測量的要求選擇不同長度的極板，測量的范圍就可以大大地加大。本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(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)。
[0012]液位自動化測量時，通過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(T5V的直流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號變成了數(shù)字信號，單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行采集、處理，通過計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信連接，在計(jì)算機(jī)上顯示測量的數(shù)據(jù)和變化的圖形。
[0013]將上述三個金屬片放 入需要測量液位(水位)的容器中，接成差動式電容電路，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:AU=Ucl-Uc2，差動式電容傳感器比非差動式電容傳感器線形范圍大，靈敏度高。隨著液位的升降，則電容的相對面積發(fā)生變化，其輸出電壓U為2 Λ U。
[0014]電容變化引起差動式電容電路的輸出電壓，先放大，用IOKHz載波調(diào)制、檢波?’然后經(jīng)兩次放大、濾波，信號基本接近直流。經(jīng)過處理的(T5V的模擬信號，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)才能采集信號。把將該信號引人0809單片機(jī)其中一個輸人口，然后對單片機(jī)進(jìn)行初始化，如:波特率的設(shè)置、數(shù)據(jù)形式的確定等等。接著對A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。
[0015]本實(shí)用新型也可以采用下述方案:
[0016]電容變化引起差動式電容電路的輸出電壓，也可以接入現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集記錄儀(型號INV306D)，該儀器包括A/D轉(zhuǎn)換器，以控制、記錄和分析為目的微型計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的控制軟件和分析軟件。對各種電壓信號的采集、存儲、顯示和處理，計(jì)算機(jī)上顯示測量的數(shù)據(jù)和變化的圖形，對于采集的信號可以直接在顯示器上讀取，也可保存為文件，以后調(diào)用。即:采用現(xiàn)有INV306D型數(shù)據(jù)采集儀，實(shí)現(xiàn):信號采集、處理、A/D轉(zhuǎn)換等功能，并直接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。
[0017]本實(shí)用新型一種液位自動化測量系統(tǒng)，液位在(TlOm變化測量數(shù)據(jù)表:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種液位自動化測量系統(tǒng)，包括變面積式電容傳感器，其特征在于，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:三個金屬片，其中兩個金屬片作為電極、其表面設(shè)有絕緣材料，另外一個金屬片作為中間抽頭。
2.如權(quán)利要求1所述一種液位自動化測量系統(tǒng)，其特征在于，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(T5V的直流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號變成了數(shù)字信號，單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行采集、處理，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信連接。
【文檔編號】G01F23/26GK203705012SQ201420075459
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】晏紅, 張力 申請人:三峽大學(xué)