CN203705012U - 一种液位自动化测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种液位自动化测量系统，包括变面积式电容传感器，变面积式电容传感器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机，单片机连接计算机，所述变面积式电容传感器包括：三个金属片，其中两个金属片作为电极、其表面设有绝缘材料，另外一个金属片作为中间抽头。本实用新型一种液位自动化测量系统，利用电容传感器通过相应的电路和软件，将液位的变化情况以数字和图形的形式显示在计算机上。该测量系统结构简单，操作简便、结果直观、数据准确，并可实时监测。
Description
技术领域
本实用新型一种液位自动化测量系统，涉及液位测量领域。
背景技术
现有技术中，比较实用的液位测量方法主要有：浮子法，超声波反射法和压力测量法等。浮子法由于与液面直接接触，使得浮子法的可维护性较差，使用寿命短。如：钢带式浮子液位计，钢带由于液体进出引起的液面波动，容易疲劳折断。差压法存在的问题主要是：沉淀物和粘稠液阻塞容器底部引压管线及密度变化造成的误差。例如：原油密度随成份或温度变化时，就会产生测量误差，所以需要定期清洗，维护量较大，一般精度也不太高。
发明内容
本实用新型一种液位自动化测量系统，利用电容传感器通过相应的电路和软件，将液位的变化情况以数字和图形的形式显示在计算机上。
本实用新型采取的技术方案为：一种液位自动化测量系统，包括变面积式电容传感器，变面积式电容传感器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机，单片机连接计算机，所述变面积式电容传感器包括：三个金属片，其中两个金属片作为电极、其表面设有绝缘材料，另外一个金属片作为中间抽头。
变面积式电容传感器将液位变化引起的电容变化，转换为0~5V的直流信号，经A/D转换器把模拟信号变成了数字信号，单片机对数字信号进行采集、处理，计算机与单片机通信连接。
本实用新型一种液位自动化测量系统，利用简易式的、三个金属片构成的变面积式电容传感器，通过相应的电路和软件，将液位的变化情况以数字和图形的形式显示在计算机上。
附图说明
图1为本实用新型测量系统连接框图。
图2为本实用新型差动式电容电路图。
具体实施方式
电容式传感器的选用及其工作原理：
电容式传感器分为三种：变间隙式电容传感器，变介电常数式电容传感器和变面积式电容式传感器。变间隙式电容传感器有定极板和与被测体相连的动极板。由公式c= 可知，当动极板因被测参数改变而引起移动时，就改变了两极板间的距离d，从而改变了两极板间的电容。当间隙减小时，则电容增加。对于这种类型的传感器，要提高灵敏度，应减小起始间隙，但间隙减小受到电容器击穿电压的影响，同时对加工精度要求也提高了。 而且，这种传感器测量的范围很小，一般用来测量微小的线位移，如0.01微米~零点几毫米。变介电常数传感器若相对介电常数变换时，电容也相应变换△C，可见介电常数的改变可以引起电容的改变。但是，对于测量介质不变的液位是不可行的。变面积式电容传感器:根据电容的计算公式c=可知，改变两极板间的相对面积也可以改变电容的值，而且这种类型的传感器的输出特性是线性的，灵敏度为一个常数。增大极板长度，减小间隙可以提高灵敏度。但另一极板长不宜过小，否则会因边缘电场影响的增加面影响线性特性。
本实用新型选用变面积式电容传感器，包括：三个金属片放入需要测量液位（水位）的容器中，其中两个金属片作为电极、其表面设有绝缘材料，另外一个金属片作为中间抽头。三个金属片放入需要测量液位（水位）的容器中即可。因为水是导电液体，则电容间的间隙是不变的，只有绝缘层厚的间距。而金属片之间的介质：塑料就是绝缘材料。由于塑料很薄，极间间隙很小，电容值较高。可以根据测量的要求选择不同长度的极板，测量的范围就可以大大地加大。本实用新型一种液位自动化测量系统，包括变面积式电容传感器，变面积式电容传感器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机，单片机连接计算机。
液位自动化测量时，通过变面积式电容传感器，将液位变化引起的电容变化，转换为0~5V的直流信号，经A/D转换器把模拟信号变成了数字信号，单片机对数字信号进行采集、处理，通过计算机与单片机通信连接，在计算机上显示测量的数据和变化的图形。
将上述三个金属片放入需要测量液位（水位）的容器中，接成差动式电容电路，如图2所示。因为水是导电液体，则电容间的间隙是不变的，只有绝缘层厚的间距。而金属片之间的介质：塑料就是绝缘材料。由于塑料很薄，极间间隙很小，所以电容值较高。随着水位的升降电容电极的相对面积发生相应的变化，从而电容值也发生相应的变化，这样就实现了从水位变化到电容的变化。如图2所示，其输出电压U为：△U=Uc1-Uc2，差动式电容传感器比非差动式电容传感器线形范围大，灵敏度高。随着液位的升降，则电容的相对面积发生变化，其输出电压U为2△U。
电容变化引起差动式电容电路的输出电压，先放大，用10KHz载波调制、检波；然后经两次放大、滤波，信号基本接近直流。经过处理的0~5V的模拟信号，进行A/D转换，单片机才能采集信号。把将该信号引人0809单片机其中一个输人口，然后对单片机进行初始化，如：波特率的设置、数据形式的确定等等。接着对A/D转换进行控制。
本实用新型也可以采用下述方案：
电容变化引起差动式电容电路的输出电压，也可以接入现有的数据采集记录仪（型号INV306D），该仪器包括A/D转换器，以控制、记录和分析为目的微型计算机以及相应的控制软件和分析软件。对各种电压信号的采集、存储、显示和处理，计算机上显示测量的数据和变化的图形，对于采集的信号可以直接在显示器上读取，也可保存为文件，以后调用。即：采用现有INV306D型数据采集仪，实现：信号采集、处理、A/D转换等功能，并直接将液位的变化情况以数字和图形的形式显示在计算机上。
本实用新型一种液位自动化测量系统，液位在0~10m变化测量数据表：
Claims (2)
1.一种液位自动化测量系统，包括变面积式电容传感器，其特征在于，变面积式电容传感器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机，单片机连接计算机，所述变面积式电容传感器包括：三个金属片，其中两个金属片作为电极、其表面设有绝缘材料，另外一个金属片作为中间抽头。
2.如权利要求1所述一种液位自动化测量系统，其特征在于，变面积式电容传感器将液位变化引起的电容变化，转换为0~5V的直流信号，经A/D转换器把模拟信号变成了数字信号，单片机对数字信号进行采集、处理，计算机与单片机通信连接。
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|---|---|---|---|
| CN201420075459.3U CN203705012U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种液位自动化测量系统 |
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| CN203705012U true CN203705012U (zh) | 2014-07-09 |
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| CN201420075459.3U Expired - Fee Related CN203705012U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种液位自动化测量系统 |
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| CN (1) | CN203705012U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109580075A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 武汉大学 | 一种水压自动测量系统 |
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2014
- 2014-02-21 CN CN201420075459.3U patent/CN203705012U/zh not_active Expired - Fee Related
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