電容式導(dǎo)電液體液位傳感器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-07 15:41本頁(yè)面
【正文】 .........................................22附錄：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ....................................................................................232第一章 緒論 引言在各種化工、食品、石油倉(cāng)儲(chǔ)等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常要對(duì)存儲(chǔ)在儲(chǔ)倉(cāng)罐和其它容器中的生產(chǎn)原料及產(chǎn)品液體或固體的體積或高度進(jìn)行測(cè)量和控制，以確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。用于測(cè)量這些參數(shù)的傳感器稱液位傳感器液位檢測(cè)在許多控制領(lǐng)域已較為普遍，各種類型的液位檢測(cè)傳感器較多，按原理分有浮子式、壓力式、超聲波式、吹氣式等。以上液位計(jì)多數(shù)輸出為模擬量電流或電壓，有些為機(jī)械指針讀數(shù)，不能用于遠(yuǎn)程監(jiān)視；普遍適用于靜止液面，在波動(dòng)液面易引起讀數(shù)的波動(dòng)；也有用電容法測(cè)液位的系統(tǒng)，此法是一種簡(jiǎn)單易行的方案。使用電容式傳感器進(jìn)行液位測(cè)量，具有以下優(yōu)點(diǎn)：低成本（即對(duì)于傳感器有比較成熟的技術(shù)） 、低功耗、高線性度、對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的幾何形狀有較高的適應(yīng)性。尤其是 DREXELBROOK公司依據(jù)其提出的射頻導(dǎo)納原理，推出了射頻導(dǎo)納電容式液位計(jì)，它可以克服由于掛料影響產(chǎn)生的測(cè)量誤差，從而在電容式液位測(cè)量這一領(lǐng)域取得了巨大的成功。當(dāng)前國(guó)外的電容式液位測(cè)量?jī)x表的普遍特點(diǎn)是測(cè)量精度高、自動(dòng)化程度高，具有 4～20mA 電流輸出，采用 HART 協(xié)議、Honeywell 協(xié)議等智能通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了從主控室到現(xiàn)場(chǎng)儀表的組態(tài)和維護(hù)。當(dāng)然隨著國(guó)內(nèi)的自主研發(fā)，電容式液位測(cè)量有所成就，典型的是上海自動(dòng)化儀表五廠、上海集成儀器儀表研究所等部門(mén)開(kāi)發(fā)了開(kāi)關(guān)和連續(xù)式電容液位計(jì)等，但產(chǎn)品性能指標(biāo)、功能與國(guó)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。相對(duì)其他方法液位而言，綜合指標(biāo)最好，但它也存在一些不足，從而影響了它的適用范圍和測(cè)量精度。②電容式液位測(cè)量的信號(hào)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(cè)量電路的雜散電容以及傳感器極板與周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等使寄生電容較大，給實(shí)現(xiàn)精確的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換帶來(lái)困難，為此，從硬件及軟件兩部分著手，如德國(guó) AMG 公司開(kāi)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(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的智能傳感器對(duì)數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。液位測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、食品等行業(yè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)液位（如油位的檢測(cè)）的變化情況，對(duì)確保工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和防止事故的發(fā)生有著重要的作用。而液位參量作為四大參量之一，其研究開(kāi)發(fā)工作可分為兩個(gè)大方向來(lái)開(kāi)展。液位傳感器的縱向發(fā)展主要表現(xiàn)為四個(gè)方面，即：①科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展；②科學(xué)技術(shù)的交叉發(fā)展；③邊沿科學(xué)技術(shù)；④高精度方向發(fā)展。當(dāng)液位計(jì)放入液體中時(shí)，導(dǎo)線芯以絕緣層為介質(zhì)與周圍的液體形成柱形電容器。當(dāng)液位改變時(shí)，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。 電容傳感器實(shí)物圖傳感器和電路實(shí)物圖：傳感器實(shí)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(dòng)放大器、低通濾波器構(gòu)成。高精度運(yùn)算放大器滿足以下三個(gè)條件：；8；；差動(dòng)放大器的電路圖如圖 3 所示：圖 3差動(dòng)放大器實(shí)現(xiàn)的功能是將信號(hào)放大。 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(yùn)算放大器集成電路。OP07 同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A 為177。OP07 的開(kāi)環(huán)增益比通用型運(yùn)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(yīng)頻率并不高。3V 至177。 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 +IN 4 V5 NC 6 OUT7 V+ 8 VCS10OP07CP 運(yùn)算放大器的電氣特性型名輸入失調(diào)電壓Type（max）偏移電壓/(Uv/oC)Type （max ）輸入偏置電流/nAType（max）轉(zhuǎn)換速率/(V/us)ryp開(kāi)環(huán)增益/d BtypOP07CP 60(150) （） （12） 112 低通濾波器顧名思義，所謂濾波器就是能夠過(guò)濾波動(dòng)信號(hào)的器具，在電子線路中，濾波器的作用是從具有各種不同頻率成分的信號(hào)中，取出具有特定頻率成分的信號(hào)。理想低通濾波器器能夠讓零頻（即直流）到截止頻率 fc 之間的所有信號(hào)毫無(wú)損失的通過(guò)，而高于截止頻率 fc 的所有信號(hào)毫無(wú)遺留的喪失殆盡，低通濾波器簡(jiǎn)稱 LPF。 低通濾波器的構(gòu)成圖 7 HA17741 1A1由圖 7 可知，應(yīng)用到的運(yùn)算放大器是 HA17741 1A1。 圖 8如圖 8 示，即為 HA1
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