【正文】 系統(tǒng)中的瓶頸問(wèn)題創(chuàng)造了一個(gè)全數(shù)字環(huán)境，突破這些難題后給 CANBUS 總線打下了十分重要的基礎(chǔ)。◆采用電容傳感器，摒棄傳統(tǒng)檢測(cè)方法，利用電容的開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)檢測(cè)其充放電時(shí)間來(lái)獲取實(shí)時(shí)脈沖寬度。傳感器原理及工程應(yīng)用論文 7 3. 電容式脈沖測(cè)水位傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于對(duì)現(xiàn)行 IEC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)疑，在此，提出一種新型自動(dòng)水位測(cè)控系統(tǒng)信息結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和理念：◆在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上打破了國(guó)內(nèi)外延續(xù)多年的傳統(tǒng)自動(dòng)控制模式：徹底摘除控制系統(tǒng)隱患的根源——變送器。隨著材料、工藝、電子技術(shù)，特別是集成技術(shù)的發(fā)展，使電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)得到發(fā)揚(yáng)而缺點(diǎn)不斷地得到克服。Ⅱ．寄生電容影響大傳感器原理及工程應(yīng)用論文 6 電容式傳感器的初始電容量小，而連接傳感器和電子線路的引線電纜電容（1~2m 導(dǎo)線可達(dá) 800pF） 、電子線路的雜散電容以及傳感器內(nèi)極板與其周?chē)鷮?dǎo)體構(gòu)成的“寄生電容’ ’卻較大，不僅降低了傳感器的靈敏度，而且這些電容（如電纜電容）常常是隨機(jī)變化的，將使儀器工作很不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值極高（幾十兆歐以上） ，否則絕緣部分將作為旁路電阻而影響儀器的性能（如靈敏度降低） ，為此還要特別注意周?chē)沫h(huán)境如濕度、清潔度等。? 缺點(diǎn)Ｉ．輸出阻抗高，負(fù)載能力差電容式傳感器的容量受其電極的幾何尺寸等限制，一般只有幾個(gè)皮法到幾百皮法，使傳感器的輸出阻抗很高，尤其當(dāng)采用音頻范圍內(nèi)的交流電源時(shí)，輸出阻抗高達(dá) 108~10Ω。當(dāng)采用非接觸測(cè)量時(shí)，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)。Ⅲ．動(dòng)態(tài)響應(yīng)好電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很?。s幾個(gè) 105N ） ，需要的作用能量極小，又由于它的可動(dòng)部分可以做得很小很薄，即質(zhì)量很輕，因此其固有頻率很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，能在幾兆赫茲的頻率下工作，特別適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。而電阻傳感器有銅損等，易發(fā)熱產(chǎn)生零漂。新型自動(dòng)水位測(cè)控系統(tǒng)電容傳感器的電原理結(jié)構(gòu)決定了必須有作為地線的一根裸線直接插入水中，形成了水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的地線直接與大地連接，這種接地方法對(duì)抵御雷擊起著致關(guān)重要的作用，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)頻率，提高了系統(tǒng)的可靠性，這種兩線制傳感器，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)供電，使系統(tǒng)成為一種（現(xiàn)場(chǎng)）無(wú)源、免維護(hù)自動(dòng)化控制儀表，尤其對(duì)高位（如 40 米水塔）水位監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)更具重要意義。聚氟導(dǎo)線工作溫度在60℃ ~ 250℃之間，這種既耐嚴(yán)寒又耐高溫的無(wú)微孔結(jié)構(gòu)傳感器在拓寬應(yīng)用范圍上有十分重要的意義，尤其在我國(guó)東北和大西北地區(qū)的野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和石油、化工生產(chǎn)線上更具有重要作用。經(jīng)過(guò)多次篩選絕緣導(dǎo)線，在傳感器中應(yīng)用的新型導(dǎo)線經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，其絕緣層“水銹”堆積幾乎為零，這種耐高溫、抗酸堿的無(wú)毒導(dǎo)線構(gòu)成了水位控制系統(tǒng)中的一種無(wú)微孔結(jié)構(gòu)傳感器的關(guān)鍵材料。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題：由于傳感器主體絕緣導(dǎo)線的絕緣層長(zhǎng)期不問(wèn)斷地以特定頻率充放電，在此過(guò)程中形成的靜電效應(yīng)對(duì)液體中的各種雜質(zhì)及礦物質(zhì)的吸附、沉積，致使絕緣層變厚，導(dǎo)致傳感器靈敏度下降，這是值得關(guān)注的致命問(wèn)題。圖 21 電容式傳感器原理傳感器原理及工程應(yīng)用論文 4 電容傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電容傳感器是水位控制的核心部件，傳感器性能的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，所以傳感器結(jié)構(gòu)的研制和設(shè)計(jì)是水位檢測(cè)技術(shù)中最為關(guān)鍵的部分。由（22 ）得： （23）??=(?? ?????〖??/??〗)/2????當(dāng) D、d、ε 為常數(shù)時(shí)，由公式（22）得：( ) (24) ??=???? ??=?????〖??/??〗/2????這樣就建立 H 與 C 之間的數(shù)學(xué)模型。顯然，當(dāng)液位上升時(shí)，由于兩個(gè)電極覆蓋面積增大，可變電容器的電容量就隨著液位升高成比例增大；反之，電容量就減小。傳感器原理及工程應(yīng)用論文 3 電容式傳感器工作原理電容傳感器的外觀為一根固定不動(dòng)的 248。在信息時(shí)代里，隨著各種系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和復(fù)雜性的增加，需要獲取的信息量越來(lái)越多，不僅對(duì)傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)要求越來(lái)越高，還要求傳感器有標(biāo)準(zhǔn)輸出形式以便和系統(tǒng)聯(lián)接。 發(fā)展趨勢(shì)縱觀國(guó)內(nèi)外水位傳感器的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，水位傳感器的發(fā)展越來(lái)越呈現(xiàn)出如下一些趨勢(shì)特征：? 提高工作的安全性，穩(wěn)定性和可靠性，降低故障率，降低日常維護(hù)費(fèi)用；? 進(jìn)一步提高精度要求；? 輸出信號(hào)數(shù)字化，并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字傳送接口協(xié)議，便于傳送和處理；? 在滿足性能要求的同時(shí)，必須進(jìn)一步降低成本，以便更利于推廣使用。(3)適用范圍的局限性采用探頭的傳感器，傳感器導(dǎo)線線束在水中長(zhǎng)期浸泡，傳感器的微孔被水中雜質(zhì)堵塞，易造成水位失控；精度較高的非接觸傳感器，造價(jià)相對(duì)昂貴，不適于廣泛采用；機(jī)械式傳感器由于具有活動(dòng)機(jī)械部件，長(zhǎng)期工作的可靠性較差。各種傳統(tǒng)水位傳感器在結(jié)構(gòu)、精度等方面存在較大差別，但大都采用了以標(biāo)準(zhǔn)模擬量作為遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)淖兯推鹘Y(jié)構(gòu)，如圖 11 所示，這就要求檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)必須安裝一個(gè)將實(shí)時(shí)水位信息轉(zhuǎn)化為 4~20mA 或 0~5V 模擬信息裝置（變送器） ，通過(guò)信號(hào)電纜進(jìn)行遠(yuǎn)傳，輸送給操作臺(tái)的顯示單元或計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行水位控制，然而這種結(jié)構(gòu)本身卻存在著如下所述的諸多弊端：傳感器將連續(xù)變化的水位參量（非電）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電參量變送單元將電參量轉(zhuǎn)換成（4~20mA 等）標(biāo)準(zhǔn)（模擬）信號(hào)電源~220V圖１－１信息體系結(jié)構(gòu)變送器軟啟動(dòng)水泵機(jī)組遠(yuǎn)傳4~20mA電流信號(hào)的電纜與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)兼容的顯示單元或計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端前向通道的相應(yīng)接口終端監(jiān)控傳感器原理及工程應(yīng)用論文 2 (1)存在較多故障隱患模擬量的遠(yuǎn)程傳送方式普遍存在著時(shí)漂、溫漂、精確度、抗干擾能力、穩(wěn)定性等一系列問(wèn)題，尤其在惡劣氣候條件下的電閃、雷擊，造成水位變送器的故障頻發(fā)，使監(jiān)控設(shè)施失控，工作的安全性和穩(wěn)定性較差。目前，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的水位測(cè)量方法以及原理大致可分為如下四種類(lèi)型：：超聲波、聲學(xué)、電容接近式、射頻和微波法、核輻射法；：包括尖端敏感型、電容型、傾斜式；壓頭壓力檢測(cè)；如應(yīng)變計(jì)和電容壓力傳感器；：浮子法、平衡浮子法和稱(chēng)重法。基于以上在水位測(cè)量過(guò)程中傳感、變送系統(tǒng)所表現(xiàn)出的種種弊端，本系統(tǒng)