传感器课程设计--基于电容压力传感器的液位测量系统设计

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1、 传感器及检测技术 课程设计 学生姓名 学 号 1 目 录目 录 一、项目叙述一、项目叙述 . 2 二、电容式液位传感器的结构与测量原理二、电容式液位传感器的结构与测量原理 2 2.1 电容式液位传感器的结构 . 2 2.2 电容式液位传感器的工作原理 . 3 三、测量电路设计三、测量电路设计 . 4 3.1 测量电路 . 4 3.2 整流电路 . 7 3.3 放大电路 . 8 四、误差分析四、误差分析 . 9 4.1 机械结构参数的影响 . 9 4.2 测量电路的影响 . 9 五、结论五、结论 . 9 六、明细表六、明细表 10 2 d A C 基于电容压力传感器的基于电容压力传感器的液位测

2、量系统设计液位测量系统设计 一、项目叙述一、项目叙述 在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对 液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 二、电容式液位传感器的结构与测量原理二、电容式液位传感器的结构与测量原理 2.12.1 电容式液位传感器的结构电容式液位传感器的结构 电容式传感器是把被测的非电量转换为自身电容量变化的一种传感器。 这些 被测量是用于改变组成电容器的可变参数而实现其转换的。 电容式传感器的基本 工作原理可以用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当 不考虑其边缘效应 （两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量

3、的变化） 时， 其电容量为： （1） 公式中 电容极板间介质的介电常数； A 两平行板所覆盖的面积； d 两平行板之间的距离。 因此只要改变其中的一个参数，就会引起电容量的变化，根据这一电容结构 关系可构成变极距电容传感器，变面积型电容传感器和变介质型传感器、用于测 量液位的电容式传感器。是利用容器中的物料为恒定的介电常数时，极间电容正 比于液位的原理而构成的，并应用电子学方法测量电容值，从而探测液面位置信 息。特点是液位测量只与电容结构有关，与物料的密度无关 根据这一特点，可 采用圆筒形结构构成变面积型的液位传感器， 这种传感器结构的探头是由这两个 电极极板构成，通过气、液或料相介质的高度不

4、同引起极间电容改变来探测物面 位置的。其结构十分简单轻巧，便于安装、维护与使用。 电容式液位传感器的电极结构如图 1 所示。图 1 适用于导电容器中的绝缘 液体的液位测量，且容器为立式圆筒形，容器壁为一极，沿轴线插入裸金属棒作 为另一极电极，其间构成的电容 CX 与液位成比例，也可悬挂带重锤的软导线作 为电极。 3 d D C ln 212 2 d D HH C ln 2101 1 101120 ln 2 HC d D C 11201 12101 ln 2 ln 2 ln 2 d D d D H d D 21CCCX 图 1 电容式液位传感器的电极结构 2.22.2 电容式液位传感器的工作原理电容式液位传感器的工作原理 导电液体电容式传感器主要利用传感器两电极的