電容式導電液體液位傳感器課程設(shè)計說明書畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 15:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 主控室到現(xiàn)場儀表的組態(tài)和維護。目前，已廣泛應用于石油化工業(yè)、食品、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，一些產(chǎn)品也成功打入我國市場，在我國的液位測量領(lǐng)域占據(jù)主導地位。當然隨著國內(nèi)的自主研發(fā)，電容式液位測量有所成就，典型的是上海自動化儀表五廠、上海集成儀器儀表研究所等部門開發(fā)了開關(guān)和連續(xù)式電容液位計等，但產(chǎn)品性能指標、功能與國外同類產(chǎn)品仍有差距，如量程、精度、分辨率、可靠性和智能化等方面。 電容式液位測量存在的問題電容式液位測量具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應好、靈敏度高、分辨力強、無可動部件、不易損壞、使用壽命長、需要作用能量低、并能在惡劣環(huán)境工作等優(yōu)點。相對其他方法液位而言，綜合指標最好，但它也存在一些不足，從而影響了它的適用范圍和測量精度。電容式液位測量的主要缺點是：①電容式傳感器本身結(jié)構(gòu)特性決定輸出阻抗高、負載能力差電容式傳感器的電容量一般很小，僅幾十至幾百皮法，使得電容式傳感器的輸出阻抗高，負載能力差，從而易受外界干擾，產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，為此，需采取有效的技術(shù)措施，如適當激勵頻率，采取屏蔽接地措施，盡量縮短傳感器的引線來提高抗干擾能力。②電容式液位測量的信號處理較困難因電容式傳感器的電容量很小，而傳感器的引線電纜電容、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與周圍導體構(gòu)成的電容等使寄生電容較大，給實現(xiàn)精確的電容信號轉(zhuǎn)換帶來困難，為此，從硬件及軟件兩部分著手，如德國 AMG 公司開發(fā)的模數(shù)一體化集成電路CAV424 電容電壓轉(zhuǎn)換器，單片機進行開發(fā)的智能傳感器對數(shù)據(jù)處理運算。 電容式液位傳感器的發(fā)展趨勢隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們越來越重視能源的消耗，提出可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約型社會的建設(shè)。液位測量技術(shù)廣泛應用于工業(yè)、食品等行業(yè)，實時檢測液位（如油位的檢測）的變化情況，對確保工業(yè)生產(chǎn)的正常進行和防止事故的發(fā)生有著重要的作用。液位作為物位檢測的四大參量之一，其余三個分別為壓力、溫度、流量等三熱工參量4的檢測，這些參量的檢測始終倍受人們的關(guān)注，因為不僅這些參量本身重要，同時也因為它們是許多測量的基礎(chǔ)。而液位參量作為四大參量之一，其研究開發(fā)工作可分為兩個大方向來開展。液位傳感器的橫向發(fā)展主要表現(xiàn)為四個方面，即：①非接觸測量；②液位測量系統(tǒng)的智能化；③小型化集成化；④數(shù)字化。液位傳感器的縱向發(fā)展主要表現(xiàn)為四個方面，即：①科學技術(shù)的全面發(fā)展；②科學技術(shù)的交叉發(fā)展；③邊沿科學技術(shù)；④高精度方向發(fā)展。第二章 實驗原理 電容傳感器電容式液位計可以連續(xù)測量水池、水塔、水井和江河湖海的水位以及導電液體（比如酒、醋、醬油等）的液位，如圖 11 所示。當液位計放入液體中時，導線芯以絕緣層為介質(zhì)與周圍的液體形成柱形電容器。5圖 1由圖 1 可以知道，柱形電容器的電容為CX=2????ε ?Hxlnd2d1式中，ε 為導線芯絕緣層的介電常數(shù)；Hx 為待測水位高度；d1 為導線芯的直徑；d2為絕緣層的外徑；電容式液位計配以適當?shù)臏y量電路，便可以得到與被測液位成比例的電信號輸出。當液位改變時，內(nèi)外電極間的覆蓋面積隨之變化，因而引起電容值的變化?？梢?，電容量與液體高度 Hx 成線性關(guān)系。 電容傳感器實物圖傳感器和電路實物圖：傳感器實物圖：67 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)圖如下：圖 2由圖 2 所示，可知電路是由電容傳感器、電容變換器、差動放大器、低通濾波器構(gòu)成。 實驗所需部件 差動放大器 高精度運算放大器的構(gòu)成高精度運算放大器幾乎都是作為直流放大器使用，所以認為其頻率特性并不重要。高精度運算放大器滿足以下三個條件：；8；；差動放大器的電路圖如圖 3 所示：圖 3差動放大器實現(xiàn)的功能是將信號放大。其需要的主要芯片是 1AC156M OP07CP。 OP07CPOP07 的功能介紹：Op07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A 最大為 25μV） ，所以 OP07 在很多應用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07 同時具有輸入偏置電流低（OP07A 為177。2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為 300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。OP07 的開環(huán)增益比通用型運算放大器 112dB（typ）高，但 GB 積與轉(zhuǎn)換速率卻比通用型小，全功率（full power）響應頻率并不高。其特點是：超低偏移： 150μV最大；低輸入偏置電流： ；低失調(diào)電壓漂移： ℃ ；超穩(wěn)定時間： 2μV/month 最大；高電源電壓范圍： 177。3V 至177。22VOP07 的外型圖片如圖 4 所示：9圖 4其管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 圖 6 所示。 圖 5圖 6圖 6 是 1AC156M 0P07CP 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖 4 為 1AC156M OP07CP 的管腳圖；其中各管腳的連接為：1 VOS 2 IN3
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1