外文翻译（译文）--远程接地电容式传感器液位测量系统

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1、PDF外文：http:/ 6190 字  出处： Reverter F, Li X, Meijer G C M. Liquid-level measurement system based on a remote grounded capacitive sensorJ. Sensors & Actuators A Physical, 2007, 138(1):1-8.  毕业设计外文资料翻译    学     院：         机械电子工程 学院     &nbs

2、p;   专     业：        过程装备与控制工程        姓     名 ：                                学     号：                 &

3、nbsp;              外文出处：     http： /www.  附     件：  1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。   指导教师评语：                          签名：               &nbs

4、p;                                    2010 年    月    日  附件 1：外文资料翻译译文   远 程接地电容式传感器液位测量系统   摘要     本文介绍了远程接地电容式传感器液位测量系统的设计和实施，电容式传感器的电极均由耐用材料组成：一根不锈钢棒和聚四氟乙烯绝缘线。接口电路

5、依赖一个简单的弛张振荡器和微控制器。有源屏蔽电缆将传感器与接口电路连在一起。在考虑到连接电缆和传感器寄生元件的情况下，对有源屏蔽电路的稳定进行了分析。该系统已在接地金属容器中通过测量自来水水位进行实验测试。经过 70cm的液位变化范围，该系统具有小于 0.35mm的 非线性误差和在 20ms测量时间内分辨率高于0.10mm。  关键词     液位测量   电容式传感器   有源屏蔽   弛张振荡器   微控制器   1.导言  河流，水库或容器的液位可以 通过测量浸在液体内两电极间的电容而进行 监控 1

6、。使用电容式传感器进行 液位测量，具有以下优点： 低成本（即对于传感器有比较成熟的技术），低功耗，高线性度，对应用场合的 几何形状有较高的适应性。  电容式液位传感器的工作原理 取决于液体类型 2,3。对于 导电液体， 为了避免短路， 两个传感器电极中至少有一个是绝缘的 。在气 -液分界面以下，液体表现为导体，因此，电容的 电介质 仅仅是绝缘电极。在气 -液分界面以上， 电介质就是绝缘 电极 与电极之间的空气， 因而产生更小的 电容。 另一方面，对于非导电液体，电极不需要绝缘。在气 -液分界面一下，电介质是液体（其介电常数高于空气），而分界面以上，则是空气。对于两种类型的液体，随着液

7、位的升高，在气液分界面以下的电极的面积也就增加，进而导致电容增大。      电容式传感器可分为两类 4：浮力电容式传感器（即该传感器的电极都 不 接地）和接地电容式传感器（即传感器 两个电极之一是接地的）。前者更可取，因为能抵抗杂散电容干扰的接口电路可以对它们的数据进行读取 4,5。然而，由于浮力电容式传感器的安全原因 或 者操作条件的限制， 接地电容式传感器仍需 应用 在一些领域。例如：接地金属容器中导电液体液位的测量 1,6-9。文献 6公布了一个 0.6mm的 非线性误差 限（ 0.1 ）和一项对于 60cm的测量范围允许有 0.1mm的非线性误差的决议。

8、另一方面，文献 7公布了一个 1%的非线性误差线和一项对于 70cm的测量范围 允许有 1mm的非线性误差的决议。      在许多工业应用中，传感器是远离电子器件的，例如：在 油库底部 的 水位测量 8。在这些情况下，为了减少 外部噪声的影响 /干扰， 传感器 用屏蔽电缆 连接到 接口电路。 对于接地电容 传 感器， 普通的被动屏蔽（防护罩连接地面）是不合适的，因为电缆的附加电容会与电容器的电容同时存在，而且电缆的附加电容能够远大于由于环境条件引起的传感器的电容。为了减少这种附加的电容的影响，接地电容式传感器一般 采用有源屏蔽技术连接到接口电路 4,5， 这种技

9、术需要依靠不断 对电缆内导体 的潜力进行抽样并通过放大器将其应用到屏蔽中。令人遗憾的是，当这种技术应用时，电缆的附加元件回引起电子元件的不稳定和误差 10。传感器的附加元件 (它在大型传感器中作用巨大，正如本文中涉及到得液位传感器 ) 也可以在 有源屏蔽电路 性能表现上 起着重要的作用，但其影响尚未 分析。      本文介绍了以 远程电容式传感器为基础的液位测量系统得 设计和实施。它提供了在有源电路中， 对因附加元件产生的 影响的详细分析（包括连接电缆和传感器）。该系统已经 通过在接地金属容器中测量液体（自来水）导电水平进行试验测试。   2.传感器

10、 图 1.金属容器中电容液位传感器的原型。  2.1.传感器的原型  图 1显示了传感器原型设计的图片。 传感器约一米高，有两个电极，其中一个是 绝缘的，进而能够测量导电液体。非绝缘电极是一根不锈钢棒，在操作条件下会系统接地。绝缘电极是聚四氟乙烯绝缘线 ，其名义的内径和外径分别为 1mm和 1.5mm， 由于传感器电容直接取决于 它的厚度和电介质的绝缘常数，使用诸如聚四氟乙烯（通常被叫做 特氟纶 ）这样的材料是必须的， 因为它温度稳定，无孔，不粘并且 耐腐蚀。 线路设置成 U形，因此两端均露在水面上。这种构造避免了在水下捕捉并连接线端，而且，它使传感器的电容加倍 6。据初步实验 测试， 使用双绞线作为绝缘 电极 并不是可取的，这将明显恶化线性和滞后现象；这是 因为水可以很容易地以不可预知的方式浸粘电线。在传感器的顶