PDF《液位测量传感器系统的设计与实现》

自动化测试 计算机测量与控制.

2009.

17 (11) Computer Measurement &

Control ・2131 ・ 收稿日期 :2009204202 ;

修回日期 :2009205222 . 作者简介 :李书旗(19652) ,男 ,江苏泰州人 ,实验师 ,主要从事自动 控制与实验方向的研究. 文章编号 :167124598(2009)

1122131203 中图分类号 : TP212 文献标识码 :B 液位测量传感器系统的设计与实现 李书旗 , 沈金荣 (河海大学 计算机及信息工程学院 , 江苏 常州 213022) 摘要 : 为测量深井液面的高度 , 针对其口径小、深度大等特点 , 克服了一般传感器在其测量上的缺点 , 设计了一种电容式液位传感 器系统 ;

它利用被测液体的导电率 , 通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化 , 再由单片机进行测量并转换 成相应的液位高度进行显示 , 详细描述了传感器的结构、原理、硬件设计及测量方法 , 同时对电路波形、实验数据进行了分析 ;

模拟实 验表明 , 该系统对液位深度、时间、温湿度等具有测量、显示与设定功能 , 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点. 关键词 : 传感器 ;

液位 ;

测量系统 Design and Implementation of Sensor System About Liquid - Level Measurement Li Shuqi , Shen Jinrong (College of Computer and Information Engineering , Hohai University , Changzhou

213022 , China) Abstract : A sensor system of capacitance is designed which is used to measure height of deep well'

s liquid - level according to its small diameter and depth. It transforms the change of liquid - level to the change of voltage pulse width with the electric conduction rate of the liq2 uid. The CPU calculates and transforms the change to liquid depth. This paper describe the structure , principle , hardware design and meas2 urement method , and analyze the circuit wave form and data of the system analog experiment. The experiment indicate that the system can measure , show and set the liquid depth , measure time , temperature and humidity. It has a simple structure , low cost , stable ability. Key words : sensor ;

liquid - level ;

measurement system

0 引言 目前 , 工程应用中液位的测量常用方法主要有超声波、激光、红外测距、机械浮子、压力传感器测距等几种.这些测量 方式对一般液位的测量来说虽有各自的优点 , 但对于有些特殊 的场合 (如渗流井、地下水位、小口径水井等) 却都存在明显 的问题[1 ] 和致命的不足 : 超声波测距需一定的面积反射 , 而且 量程一般不超过 20m ;

激光测距则受介质影响 , 管壁折射大 , 成本高 ;

红外测距也受介质影响 , 需反射镜 , 而且自动对焦困 难;

机械测量自动化水平低、易磨损、维护不便 ;

压力传感器 在大量程时线性度又不高等.为此 , 设计并采用电容式传感器 就显得更具有现实意义 , 它对口径小 (直径不超过 10cm) 、深 度大等特殊场合的液位测量有着独特的优势 , 既克服了以上传 感器的测量困难、成本高、维护不便等弱点 , 又容易适应现代 监测的需要 , 提高了测量水平.本系统通过模拟工程中深井的 特殊环境 , 对该传感器进行了试验测量 , 效果令人满意 , 并获 得了国家实用新型专利的授权 (专利号 : ZL 0322213319) .

1 传感器测量原理

111 传感器的组成 图1为传感器部分的结构原理图.它主要是由细长的不锈 钢管 (半径为 R1 ) 、同轴绝缘导线 (半径为 R0 ) 以及其被测 液体共同构成的金属圆柱形电容器构成.该传感器主要利用其 两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化[2 ] , 从而引起 对应电容量变化的关系进行液位测量. 图1传感器原理图