一种利用电容式传感器测量水位的方案韩颜光于齐

高天 张桉琦 周雨豪 王瑞瑞

摘 要：在工业生产中，水位是常见的检测量。本文提出了一种基于电容式传感器来测量水位的方案，依靠测量传感器中介质的变化，获取液位的高度。整个实验分为两个部分，首先利用电容式传感器将被测液体的高度转换为容量的大小，然后将容量的测量转换为使用多谐振荡器电路的频率测量，从而间接的测量液位高度。

关键词：电容式传感器;水位测量;多谐震荡电路

0引言

中国的工业化发展越来越迅速，应用先进技术对工业生产中的水位进行检测，具有重要的研究意义。

本文针对工业生产中对于导电容器中水位的测量，基于电容式变均值传感器原理，研制了一套水位测量系统。

1方案的论证

1.1 与已有测量方案的比较

本文利用电容式传感器设计了一种可用于水位测量的功能，又能克服其他弱点的测量方式。

1.2问题分析

题目要求往一个直径为2m，高5m的铁桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就停止注水，本文使用电容式传感器来实现。可变介电传感器利用不同介质的不同介电常数，通过介质的变化来检测测量值，并通过其值来反射电容传感器的容量。

1.3电容式传感器的测量原理

图1为题目所述被测容器的结构原理图。被测容器中共有两种介质，分别为水和空气。

以上公式表明，当电路完成时，振荡器的功率随容量的变化而变化，因此，可以测量输出端的输出频率来计算被测容量的大小。计算液体的高度。

2测量系统的总体设计

2.1总体结构

根据设计要求，整个测试系统以单片机为核心，采用555定时器的多谐振荡器电路作为测量电路，并辅以外围的液晶显示模块、液位报警监测电路。由传感器检测到的模拟信号，经过A/D转换成数字信号送入单片机，由液晶显示模块显示容器内的液位

当实际液位高于容器容量的80%时，单片机输出报警信号。系统的总体结构图如图2所示。

3结语

电容式传感器可以对测量误差要求稍低的液位进行测量。使用时应注意电容式传感器必须固定在液位中，才能保证测量的准确性。由于它是接触式测量，会影响原来液体的液位，而测量出来的是新的液位高度。

参考文献：

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