电容式传感器在液位测量中的应用
    

  本文主要介绍了电容式传感器在液体测量中的一项应用——电容式液位计。电容式液位计是企业自动化的重要检测工具.本文介绍的电容式传感器做成水位测量计报警系统,结构简单,具有极高的抗干扰性和可靠性,解决了温度、湿度、压力及物质的导电性等因素对测量过程的影响。

  电容式液位计;测量原理;连接电路

  洪水灾害是我国发生频率高、危害范围广、对国民经济影响最为严重的自然灾害。洪灾会造成江、河、湖、库水位猛涨,堤坝漫溢或溃决。所以一个安全,可靠,及时的水位测量系统显得尤为重要,目前我国较多使用的是浮子式水位测量计,虽然结构简单,但是干扰性较差,抗腐蚀能力也较低。本文根据检测与转化技术中的电容式传感器做成水位测量计报警系统,结构简单,具有极高的抗干扰性和可靠性,解决了温度、湿度、压力及物质的导电性等因素对测量过程的影响。能够测量强腐蚀性的液体,如酸、碱、盐、污水等。

  1.解决方案

  由于较多的降雨,水库的水位会增加,所以可以利用电容式传感器做成水位测量计。

  1.1检测原理

  电容式液位计是根据电容的变化来实现液位高度测量的液位仪表,电容式液位计的主要构件包括容式物位传感器和检测电容的线路。电容式液位计在测量时是将一根金属棒探入被测量容器的溶液中,将金属棒作为电容的一极,将容器壁作为电容的另一极。

  电容式液位计在工作时,两个电极之间分别处于两种介质之中,而这两种介质的介电常数肯定是不同的,液体的介电常数ε1和气体的介电常数ε2之间存在一个差,这样同一段距离中ε1与ε2的比例不同,加和的结果也不同。

  电容式液位计测量时,加设ε1>ε2,那么当液位升高时,ε1占据的比例增大而ε2占据的比例减小,两个电极之间的总的介电常数值也就会随之增大,而电容量也就会相应增加,通过对电容量增加值的测算就可以得到液位高度值。

  在液位的连续测量中,多用同心圆柱式电容器, 同心圆柱式电容器的电容量:

  C=■

  式中:

  D、d——外电极内径和内电极外径(m);

  ε——极板间介质介电常数(F/m);

  L——极板相互重叠的长度(m)。

  液位变化引起等效介电常数变化,从而使电容器的电容量变化,这就是电容式液位计的检测原理。

  1.2安装形式

  在具体测量时。电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而稍有差别。

  用来测量导电介质的单电极电容液位计,它只用一根电极作为电容器的内电极,一般用紫铜或不锈钢,外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层,而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。

  1.3报警系统原理

  该报警系统由555定时器形成的多谐振荡器作为水位报警系统部分。3号脚输出通过滤波电容C3控制扬声器报警。当测量水库水位低于预设水位时,开关P3接通,电容C2充电:当测量水库水位高于预设水位时,开关P3断开,形成一个多谐振荡电路,555定时器发出低频信号通过滤波电容C3滤波同时扬声器发出报警。

  使用电容式液位计需注意以下问题:

  a.储槽内液体的温度是否稳定,因为温度的改变会影响介电常数K值。

  b.黏性污浊的液体会附着在探探测表面使电容量改变引起误差,所以要注意安裝接头的密封性。

  2.结论

  通过以上对电容式液位计的详细论述,我们对液位计的工作原理和性能等有了基本的了解,也对检测原理这门课有了新的认识。传感器在实际生活中应用很广泛,只是我们平时没有用心去观察,有这次写论文的经验,通过网上搜集相关信息,也认识了许多新的传感器,这门功课很重要,对我们创新发明,训练思维,都起到很大的作用。

  

  [1]童敏明,唐守锋.检测与转换技术(第一版).中国矿业大学出版社,2008:105-106.

  [2]王郁仁.液位计工作原理摘要.

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    收录时间:2014年04月12日 06:56:44 来源:《科技财富向导》 作者:匿名
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