CN102997974A - 一种自适应式电容液位计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应式电容液位计，采用的空仓电容、满仓电容以及测量电容为三个除介质外其他完全相同，即材料相同、外形尺寸一致圆柱式电容，并且以相同的电极引线接入模拟开关，模拟开关将三个圆柱式电容分时依次地接进C/T转换电路，将电容值转换为对应矩形波，这样在计算被测容器内的液位高度时，由于寄生电容相同，在计算时可以将其相互抵消，极大地改善寄生电容对测量结果的干扰，具有更高的测量精度。

Description

一种自适应式电容液位计

技术领域

本发明属于液体高度测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种自适应式电容液位计。

背景技术

电容液位计是采用测量电容的变化来测量液面高低的专业仪器。依据电容感应原理，当被测介质浸及测量电极的高度变化时，引起作为传感器的电容发生变化，通过检测电容值的变化，可以得到液位的高度，电容液位计一般采用圆柱式电容传感器进行液位高度测量。

1、圆柱式电容传感器的电容计算公式

如图1所示，圆柱式电容传感器的基本结构由两根同轴圆柱，中间隔以介质即需要测量的液体组成。

在忽略边缘效应的情况下，圆柱式电容传感器的电容为：

$C=\frac{2\mathrm{\π}}{\ln \frac{R}{r}}\·\mathrm{\ϵL}---\left(1\right)$

式（1）中L——外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度（m）；

ε——电容极板间介质的介电常数（F/m）；

R、r——外极筒内半径和内极筒外半径（m）；

令代入公式（1）可得：

C=K·εL         （2）

2、圆柱式电容液位计的基本原理

如图2所示，在圆柱式电容传感器内充有高度h的被测液体，忽略杂散电容及端部边界效应后，设ε_空气为空气的介电常数；L为圆柱电容的高度；h、ε_x为被测液面高度和它的介电常数；R、r分别为外极筒内半径和内极筒外半径。由于ε_空气、L、R、r为固定值，只要利用ε_x和C_h(传感器总电容)就可以计算出液位h。

根据圆柱式电容传感器公式（1）可得气体部分的电容C_空气和液体部分的电容C_液体：

电容传感器总电容量C_总为C_空气、C_液体两电容并联，则：

C_总=C_空气+C_液体=K·ε_空气（L-h）+K·ε_xh=K·ε_空气L+K·(ε_x-ε_空气)h     （4）

式中K·ε_空气L为电容传感器充满空气时的电容，即在空仓时测出。基于被测介质即液体及空气的介电常数恒定不变的假设为理论基础，其构成的电容C_总与液位h关系如式(4)，成线性比例关系。因而检测出传感器的电容值就可以知道被测介质的液位。

3、圆柱式电容液位计存在的问题

3.1、当更换被测介质即液体种类时，介电常数ε_x发生改变，故每次更换被测介质即液体种类时均需要进行手动设置参数，重新进行刻度标定。

3.2、当更换不同批次的同种被测介质即液体时，介电常数ε_x仍然会有细微差别，仍需要用手动设置参数，进行校准。

3.3、当温度变化时，环境空气和被测介质即液体的介电常数会发生改变，即ε_空气和ε_x发生变化，电容传感器的电容值会发生变化，需要进行温度补偿。

3.4、电容传感器的电容量一般很小，仅几十至几百皮法，而电容传感器的引线电缆电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与周围导体构成的电容等使寄生电容C_j较大，电容实际值C_总′为：C_总′=C_总+C_j，给实现精确的电容信号转换带来困难，从而造成测量的不准确。

现有解决方案中，如2003年09月10日公开的，公开号为CN 14412321A的中国发明专利申请公开说明书公布了一种“具有实效液位测量自动补偿的三探头电容式液位计测量筒”，用一个装满测量介质即液体的测量筒以及一个空的测量筒对液位测量筒进行补偿，克服了介质即测量液体更换需要重新进行校准以及温度变化需要进行温度补偿的缺陷，但是仍然没有克服寄生电容对造成测量不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中寄生电容对测量准确度造成的影响，提供一种自适应式电容液位计，以实现更为准确的测量。

为实现以上目的，本发明自适应式电容液位计，包括三个作为传感器的圆柱式电容，其中一个为空仓电容，内部介质为环境空气，另一个满仓电容，内部介质为满仓被测液体，第三个为测量电容，内部下部分介质为被测液体，上部分介质为环境空气，内部液体高度与被测容器内的被测液体高度一致，其特征在于，还包括模拟开关、C/T转换电路以及测量模块；

所述的每个圆柱式电容除介质外，其他完全相同即材料相同、外形尺寸一致，并且以相同的电极引线接入模拟开关；

模拟开关将三个圆柱式电容分时依次地接进C/T转换电路，将电容值转换为对应矩形波，测量模块根据三个矩形波的周期，计算出被测容器内被测液体高度h：

$h=K_C\·L=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}\·L=\frac{T_h-T_0}{T_r-T_0}\·L---\left(5\right)$

其中，T_r、T_h、T₀分别为满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀转换后得到的矩形波的周期。

本发明的目的是这样实现的：

本发明自适应式电容液位计采用的空仓电容、满仓电容以及测量电容为三个除介质外其他完全相同，即材料相同、外形尺寸一致圆柱式电容，并且以相同的电极引线接入模拟开关，模拟开关将三个圆柱式电容分时依次地接进C/T转换电路，将电容值转换为对应矩形波，这样在计算被测容器内的液位高度时，由于寄生电容相同，在计算时可以将其相互抵消，极大地改善寄生电容对测量结果的干扰，具有更高的测量精度。

附图说明

图1是圆柱式电容传感器结构示意图；

图2是圆柱式电容液位计中传感器结构示意图；

图3是本发明自适应电容液位计一具体实施方式原理框图；

图4是图1所示作为传感器的圆柱式电容的结构示意图；

图5是图1所是C/T转换电路电路图；

图6是同一圆柱式电容时C/T转换电路输出波形图；

图7是三个圆柱式电容分时依次地接进是C/T转换电路输出波形图；

图8是图1所示测量模块的原理图；

图9是测量模块对矩形波进行多周期同步测周电路波形图；

图10图3所示自适应式电容液位计的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图3是本发明自适应电容液位计一具体实施方式原理框图。

在本实施例中，如图1所示，自适应式电容液位计，包括三个作为传感器的圆柱式电容1，其中一个为空仓电容，内部介质为环境空气，另一个满仓电容，内部介质为满仓被测液体，第三个为测量电容，内部下部分介质为被测液体，上部分介质为环境空气，内部液体高度与被测容器内的被测液体高度一致，以及模拟开关2、C/T转换电路3以及测量模块4。

所述的每个圆柱式电容即空仓电容、满仓电容以及测量电容除介质外其他完全相同即材料相同、外形尺寸一致，并且以相同的电极引线接入模拟开关2。

模拟开关2将三个圆柱式电容即空仓电容、满仓电容以及测量电容分时依次地接进C/T转换电路3，将电容值C_r、C_h、C₀转换为对应周期T_r、T_h、T₀脉冲信号，测量模块4根据三个矩形波的周期T_r、T_h、T₀，计算出被测容器内被测液体高度h即测量电容内部液体的高度：

$h=K_C\·L=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}\·L=\frac{T_h-T_0}{T_r-T_0}\·L$

测量得到被测容器内被测液体高度，结果送LCD显示、转换4～20mA电流输出或输出到串口通讯接口。

1、电容传感器的组成、工作原理及误差分析

1.1、电容传感器组成与工作原理

本发明自适应式电容液位计为克服圆柱式电容液位计存在的问题，对圆柱式电容液位计做了如下改进：

如图4所示，采用三个材料相同、外形尺寸一致的圆柱式电容作为传感器，分别为内部介质为环境空气的空仓电容、内部介质为满仓被测液体的满仓电容以及内部下部分介质为被测液体，上部分介质为环境空气的测量电容，前两个电容作为校准电容。

空仓电容C₀、测量电容C_h、满仓电容C_r为：

对C₀、C_h、C_r进行

换算,将式（6）代入可得：

则 $\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}=\frac{h}{L}---\left(7\right)$

由公式（7）可知，等号左边的电容之差比值仅与待测高度h和满量程L有关，不受介电常数ε_空气和ε_x变化的影响。

令对公式（7）变换可得：

$h=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}\·L=K_C\·L---\left(8\right)$

式中C₀和C_r为定值，C₀≤C_h≤C_r，故K_C取值为[0，1]。

故只需求出三个电容的电容值，再进行简单换算即可得到被测液体高度h。

从上述推导来看，被测液体高度h＝K_C·L，不受介电常数ε_空气和ε_x变化的影响，因此当更换介质即被测液体种类，即介电常数ε_x发生改变，或更换不同批次的同种被测液体时，介电常数ε_x仍然会有细微差别，均不需要手动设置参数，具有自动标定与校准功能。

1.2、温度对自适应式电容液位计的影响

当温度发生变化时，环境空气和被测液体的介电常数和电容传感器即原则式电容的尺寸均会发生变化。

（1）介电常数变化的影响

当温度变化时，环境空气和被测介质的介电常数会发生改变，即ε_空气和ε_x发生变化，单个电容传感器的电容值会发生改变，但由公式（7）可知，被测液体高度h＝K_C·L，不受介电常数ε_空气和ε_x变化的影响。因此具有自动温度补偿功能。

（2）尺寸变化的影响

电容传感器在温度变化时，会产生热胀冷缩效应，半径和长度方向的尺寸均会发生变化。

①、半径方向的尺寸变化

当温度变化时，外管和内管的尺寸为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_t=R(1+\mathrm{\α})\mathrm{\ΔT}\\ r_t=r(1+\mathrm{\α})\mathrm{\ΔT}\end{array}\right.---\left(9\right)$

式中α——热膨胀系数。

在本实施例中，作为传感器的圆柱式电容的内外管的材料相同，内外管的材料相同则热膨胀系数，同时温度变化一致，即α和ΔT相同。则

$\frac{R_t}{r_t}=\frac{R(1+\mathrm{\α})\mathrm{\ΔT}}{r(1+\mathrm{\α})\mathrm{\ΔT}}=\frac{R}{r}---\left(10\right)$

由于C＝K·εL，其中系数

在温度变化的情况下，值不变，即半径方向的热胀冷缩效应不会影响测量结果。

②、长度方向的尺寸变化

当温度变化时，传感器的长度尺寸为：

L_t=L(1+α)ΔT                 (11)

由于不同材料的热胀系数不同，产生的误差也不相同。

我们根据不同测量精度的要求，选取两种材料：普通钢和超因瓦合金4J32，讨论在温度变化时对测量结果的影响：

（a）.根据资料可知，普通钢的热膨胀系数为12.0×10^-6/℃

故单位长度的普通钢加工而成的传感器在每变化1℃时的长度变化为：

ΔL_普通钢/米·℃=1000mm×12.0×10^-6/℃×±1℃=±0.012mm/米·℃

（b）.根据资料可知，超因瓦合金4J32的热膨胀系数为1.0×10^-6/℃

故单位长度的超因瓦合金4J32加工而成的传感器在每变化1℃时的长度变化为：

ΔL_合金/米·℃=1000mm×1.0×10^-6/℃×±1℃=±0.001mm/米·℃

③、温度对测量结果的影响

根据公式h=K_C·L可知，长度为1000mm的传感器在基准温度15℃变化±35℃时的误差为±0.42K_Cmm和±0.035K_Cmm，其中K_C取值为[0,1]。

表1

表1为温度变化对测量结果的影响数据表，其中极限误差为测量电容为满量程时，即K_C取值为1时的误差。

由表1可知，针对不同的测量精度，可以选择不同的材料。对于精度要求一般的场合，普通钢就能满足精度要求。如果针对高精度的测量场合，可以选择热膨胀系数较小的材料，如超因瓦合金4J32。

1.3、寄生电容对自适应式电容液位计的影响

传感器的寄生电容由传感器的引线电缆电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与周围导体构成的电容等构成，故三个电容传感器的电容实际值分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_0^{\′}=C_0+C_{j0}\\ C_h^{\′}=C_h+C_{\mathrm{jh}}\\ C_r^{\′}=C_r+C_{\mathrm{jr}}\end{array}\right.---\left(12\right)$

式中C_j0、C_jh、C_jr分别为是三根传感器的寄生电容，由于三个电容传感器的规格和电极引线基本一致，故三根传感器的寄生电容大小基本相同。进行

换算时，寄生电容相互抵消，极大地改善寄生电容对测量结果的干扰，具有更高的测量精度。

2、C/T转换电路

如图5所示，C/T转换电路3由比较器A₁、A₂、反馈电阻R以及R-S触发器组成，比较器A₁的正端接高比较电压V_H，比较器A₂的负端接低比较电压V_L，其中，V_L<V_H<U_O，U_O为R-S触发器输出Uout高电平的电压值，比较器A₁的输出接R-S触发器R端，比较器A₂的输出接R-S触发器S端，R-S触发器R端在低电平时将输出置为0，R-S触发器S端在低电平将输出置为1，R-S触发器的输出通过反馈电阻R反馈到比较器A₁的负端、比较器A₂的正端以及模拟开关2选择圆柱式电容的一端，模拟开关2选择圆柱式电容的另一端接地。

在本实施例中，高比较电压V_H=0.7U_O，低比较电压V_L=0.3U_O。

2.1、对同一圆柱式电容C/T转换

当模拟开关切换至其中一个圆柱式电容，对该圆柱式电容进行充放电。

①、充电：由于接通电源瞬间，圆柱式电容两端电压V_C为低电平，小于低比较电压V_L，比较器A₁输出高电平、比较器A₂输出低电平，则R-S触发器输出Uout为高电平，该电压通过反馈电阻R对圆柱式电容C充电，使圆柱式电容两端电压V_C按指数规律上升；

②、放电：当圆柱式电容两端电压V_C上升到高比较电压V_H时，比较器A₁输出低电平、比较器A₂输出高电平，则R-S触发器输出U_O为低电平，该电压通过反馈电阻R对圆柱式电容C放电，圆柱式电容两端电压V_C下降；

③、当圆柱式电容两端电压V_C下降到低比较电压V_L时，比较器A₁输出高电平、比较器A₂输出低电平，则R-S触发器输出Uout为高电平，再次对圆柱式电容C充电。重复①②，圆柱式电容两端电压V_C电压总是在V_L～V_H之间变化，输出波形如图6所示。

由电容的充放电公式:可得充放电时间为：

$t=\mathrm{RC}\&times;\ln \frac{V_1-V_0}{V_1-V_t}$

式中：V₀——为电容上的初始电压值；

V₁——为电容最终可充到或放到的电压值;

V_t——为t时刻电容上的电压值。

则充电(V_L～V_H)时间 $T_1=\mathrm{RC}\&times;\ln \frac{U_O-U_L}{U_O-V_H}$

放电（V_H～V_L）时间 $T_2=\mathrm{RC}\&times;\ln \frac{0-V_H}{0-V_L}$

矩形波的周期 $T=T_1+T_2=\mathrm{RC}\&times;(\ln \frac{U_O-V_L}{U_O-V_H}+\ln \frac{0-V_H}{0-V_L})$

则 $C=\frac{T}{R\&times;(\ln \frac{U_O-V_L}{U_O-V_H}+\ln \frac{0-V_H}{0-V_L})}$

将V_H=0.7U_O,V_L=0.3U_O代入上式可得

$C=\frac{T}{R\&times;2\ln (7/3)}---\left(13\right)$

电容C与周期T的关系如式（13），两者成线性关系，与R有关。

相比较测量单个周期方式，本电路采用多周期双积分测量，可以减小随机误差，具有更高的测量精度。

2.2、对三个圆柱式电容依次C/T转换

模拟开关2受单片机控制，依次定时300ms切换到不同的圆柱式电容，对三个圆柱式电容即满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀进行依次采样，C/T转换电路3波形输出图7所示。

在本实施例中，由于测量模块采用了同步技术，故每次切换不同电容进行充放电时，均需要空闲期，以使闸门时间与计数周期同步。

将式（13）代入可得

$h=K_{C}L=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}L=\frac{T_h/(R\&times;2\ln (7/3))-T_0/(R\&times;2\ln (7/3))}{T_r/(R\&times;2\ln (7/3))-T_0/(R/2\ln (7/3))}L=\frac{T_h-T_0}{T_r-T_0}L---\left(14\right)$

式中T_r、T_h、T₀分别为满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀转换后得到的时间周期值。

由公式（14）可知，K_C仅与三个矩形波的周期有关，不受R的参数变化的影响，可以有效地消除电路的温漂对测量结果的影响。

3、测量模块

由于在通用的计数器中，整个测量范围的测量精度是不相同的，特别是低频测量的精度很低的。为了提高测量精度，可采用多周期同步测量的原理，即测量输入信号的多个（整数个）周期值，再进行倒数运算而求得。

f_r、f_h、f₀分别为接入满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀是矩形波的频率，为了便于说明，用频率f表示，f_clk为基准时钟的频率。两个计数器在同一闸门时间T_闸门内分别对矩形波和基准时钟进行计数，矩形波计数器的计数值m=f·T_闸门,基准时钟计数器的计数值N=f_clk·T_闸门,由于

矩形波 $T=\frac{N}{m}{T}_{\mathrm{clk}}---\left(15\right)$

图8是图1所示测量模块的原理图。

在本实施例中，测量模块4包括同步电路401以及单片机402。同步电路401的作用是使闸门信号与被测的矩形波同步并且准确地等于矩形波的整数倍。因此对矩形波的计数值不存在±1误差，虽然对基准时钟的计数时存在±1误差，但基准时钟的频率远高于矩形波，在本实施例中，基准时钟的频率为1.8432M，在采样即闸门为300ms时的情况下，其±1误差为：

$\frac{\&PlusMinus;1}{N}=\&PlusMinus;\frac{1}{{\mathrm{Tf}}_{\mathrm{clk}}}=\&PlusMinus;\frac{1}{0.3\&times;1.8432\&times;{10}^6}=1.8\&times;{10}^{-6}$

可以忽略不计。而且在整个测量范围内其±1误差，仅与基准时钟的频率有关，与被测的矩形波频率无关，为等精度测量。

在本实施例中，如图8所示，同步电路401为D触发器，C/T转换电路3输出的矩形波输入到D触发器CP端，D触发器D端接单片机输出的闸门信号，如图9所示，在闸门信号为高电平，矩形波上升沿到来时，D触发器Q端输出高电平，在闸门信号为低电平，矩形波上升沿到来时，D触发器Q端输出低电平，D触发器Q端输出为同步的闸门信号。

单片机402包括闸门A 4021、闸门B 4022、矩形波计数器4023、基准时钟计算器4024以及数据计算模块4025；

闸门A 4021、闸门B 4022接同步的闸门信号，在同步的闸门信号为高电平时开启，分别将矩形波、基准时钟送入矩形波计数器4023、基准时钟计算器4024进行计数，得到矩形波计数值m以及基准时钟计数值N，相应地，对于接入不同的圆柱式电容即满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀，得到矩形波计数值m_r、m_h、m₀以及基准时钟计数值N_r、N_h、N₀；

由式（14）可得，分别接入满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀时的矩形波周期为：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_r=\frac{N_r}{m_r}{T}_{\mathrm{clk}}\\ T_h=\frac{N_h}{m_h}{T}_{\mathrm{clk}}\\ T_0=\frac{N_0}{m_0}{T}_{\mathrm{clk}}\end{array}\right.---\left(16\right)$

将式（15）代入式（13）可得

$K_C=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}=\frac{T_h-T_0}{T_r-T_0}=\frac{(N_h/m_h)T_{\mathrm{clk}}-(N_0/m_0)T_{\mathrm{clk}}}{(N_r/m_r)T_{\mathrm{clk}}-(N_0/m_0)T_{\mathrm{clk}}}$

数据计算模块4025根据得到矩形波计数值m_r、m_h、m₀以及基准时钟计数值N_r、N_b、N₀，计算出被测液体高度：

$h=K_C\&CenterDot;L=\frac{N_h/m_h-N_0/m_0}{N_r/m_r-N_0/m_0}\&CenterDot;L---\left(17\right)$

4单片机软件设计

自适应式电容液位计的工作流程如图10所示。

在单片机的控制下，模拟开关2依次将三个电容即满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀接进C/T转换电路3，将电容值转换成相应的矩形波周期值，每次接进的时间为300ms，同时将矩形波接进测量模块4，每次均同时对基准时钟和矩形波进行计数，依次测得三组矩形波的周期值，最后进行被测液体高度计算，并将结果送显示器403显示、转换为4～20mA电流输出并通过串口通讯接口输出。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种自适应式电容液位计，包括三个作为传感器的圆柱式电容，其中一个为空仓电容，内部介质为环境空气，另一个满仓电容，内部介质为满仓被测液体，第三个为测量电容，内部下部分介质为被测液体，上部分介质为环境空气，内部液体高度与被测容器内的被测液体高度一致，其特征在于，还包括模拟开关、C/T转换电路以及测量模块；

所述的每个圆柱式电容除介质外，其他完全相同即材料相同、外形尺寸一致，并且以相同的电极引线接入模拟开关；

模拟开关将三个圆柱式电容分时依次地接进C/T转换电路，将电容值转换为对应矩形波，测量模块根据三个矩形波的周期，计算出被测容器内被测液体高度h：

$h=K_C\&CenterDot;L=\frac{C_h-C_0}{C_r-C_0}\&CenterDot;L=\frac{T_h-T_0}{T_r-T_0}\&CenterDot;L.$

2.根据权利要求1所述的电容液位计，其特征在于，所述的C/T转换电路由比较器A₁、A₂、反馈电阻R以及R-S触发器组成，比较器A₁的正端接高比较电压V_H，比较器A₂的负端接低比较电压V_L，其中，V_L<V_H<U_O，U_O为R-S触发器输出Uout高电平的电压值，比较器A₁的输出接R-S触发器R端，比较器A₂的输出接R-S触发器S端，R-S触发器R端在低电平时将输出置为0，R-S触发器S端在低电平将输出置为1，R-S触发器的输出通过反馈电阻R反馈到比较器A₁的负端、比较器A₂的正端以及模拟开关选择圆柱式电容的一端，模拟开关选择圆柱式电容的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的电容液位计，其特征在于，所述的测量模块包括同步电路以及单片机；

所述同步电路为D触发器，C/T转换电路输出的矩形波输入到D触发器CP端，D触发器D端接单片机输出的闸门信号，在闸门信号为高电平，矩形波上升沿到来时，D触发器Q端输出高电平，在闸门信号为低电平，矩形波上升沿到来时，D触发器Q端输出低电平，D触发器Q端输出为同步的闸门信号；

单片机包括闸门A、闸门B、矩形波计数器、基准时钟计算器以及数据计算模块；闸门A、闸门B接同步的闸门信号，在同步的闸门信号为高电平时开启，分别将矩形波、基准时钟送入矩形波计数器、基准时钟计算器进行计数，得到矩形波计数值m以及基准时钟计数值N，相应地，对于接入不同的圆柱式电容即满仓电容C_r、测量电容C_h、空仓电容C₀，得到矩形波计数值m_r、m_h、m₀以及基准时钟计数值N_r、N_h、N₀；

数据计算模块根据得到矩形波计数值m_r、m_h、m₀以及基准时钟计数值N_r、N_h、N₀，计算出被测液体高度：

$h=K_C\&CenterDot;L=\frac{N_h/m_h-N_0/m_0}{N_r/m_r-N_0/m_0}\&CenterDot;L.$

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