一种液位自动化测量系统的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种液位自动化测量系统
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]变面积式电容传感器将液位变化引起的电容变化，转换为(T5V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。
[0006]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型测量系统连接框图。
[0008]图2为本实用新型差动式电容电路图。
【具体实施方式】
[0009]电容式传感器的选用及其工作原理:
[0010]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山从而
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Δ 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。
[0011]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。
[0012]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(T5V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。
[0013]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:AU=Ucl-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 Λ U。
[0014]电容变化引起差动式电容电路的输出电压，先放大，用IOKHz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(T5V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。
[0015]本实用新型也可以采用下述方案:
[0016]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。
[0017]本实用新型一种液位自动化测量系统，液位在(TlOm变化测量数据表:
[0018]
【权利要求】
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(T5V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。
【文档编号】G01F23/26GK203705012SQ201420075459
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】晏红, 张力 申请人:三峡大学