PDF《液位测量传感器系统的设计与实现》

5 所示 (由于条件限制 , 实验中用的有机管长度只有 2m , 因此水位变化范围也就不超过 2m) .该实验系统用水量 很少 , 测量方便 , 而且能使水反复利用.

312 测量步骤 系统初次测试时 , 必须要经过定标和调整 , 只有经过定标 和调整后该系统才能进行正常的测量工作. 步骤

1 : 确定传感器.由直径 25mm、L 为2m 的不锈钢管 和直径 0132mm 的2m 长的漆包线构成同轴结构 , 通过测量系 统直接显示计数值.实验得到小范围的测量数据如表

1 所示 (计数值单位为 1us) . 图5实验示意图 表1测量数据(22 ℃ ) 水位实际高度/ m 计数值/ us 水位实际高度/ m 计数值/ us

0 110 1.

00 613 0.

20 210 1.

20 708 0.

40 308 1.

40 815 0.

60 412 1.

60 916 0.

80 511 1.

80 1017 步骤

2 : 定标.由表

1 可用最小二乘法得 k =

0100195 , b =

110 , 线性相关系数为

01999 , d 说明该线性度较好. 根据公式 H = K( N - b) , 由两点法 , 取(0 , 110) 和(1100 , 613) 同样可得 k =

0100198 , b =

110 可见 , 两种方法获得的值非常接近. 综上所述 , 实验结果具有较高的线性度 , 因此 , 实际应用 时一般可选用较为方便的二点法进行标定 : 通过改变两次的水 位可得ΔH (其它测量方式得到 , 本试验由刻度直接读取) ;

系统可两次显示值 H 的差即为ΔN .显然得出 K =ΔH/ΔN . 再选定某一点参考水位设该水位值 H (该点的海拔值或相对 零点) , 测得 N , 得出 b = N - H/ K , 这样完成 K 值和 b 值 标定. 步骤

3 : 调整.将K值和 b 值输入到系统后 , 由系统再进 行多次实际测量并与实际值比较 , 如果误差较大 , 则通过改变 不同的水位再重复步骤

1 , 可得到与步骤

1 相差不大的 K 值和 b 值.如此重复多次后 , 一般均能确定得到较高的测量精度. 步骤

4 : 通过室内测量得到较高的测量精度以后 , 就可在 室外进行大量程验证.分别将 3m 和5m 左右的传感器电极全 部浸没水中时 (平放于水槽中) , 对N值进行了测量 , 通过多 次测量结果表明 , 数值波动也很小 , 几乎能显示固定数值.可见,较大量程时同样也能具有一定的精度 (读数精确到 cm) .

4 测量结果与注意事项 用本系统和传感器对 0~2m 的水位进行室外测量 , 得到 五位显示结果 , 数字变化不大于两位 (因为测量精度约为 2mm) .测量结果见表 2. 表2实际测量结果(22 ℃ ) 实际高度/ m 显示测量高度/ m 实际高度/ m 显示测量高度/ m 0.

00 00.

000 1.

00 01.

010 0.

20 00.

198 1.

20 01.

209 0.

40 00.

396 1.

40 01.

394 0.

60 00.

595 1.

60 01.

610 0.

80 00.

803 1.

80 01.

813 可见 , 最大测量误差均不超过

112 %.另外 , 测量要注 意:(1) 绝缘导线的一端绝对不能和液体有接触 , 同时不锈钢 管要有良好的接地 , 否则测量误差大 ;

(2) 半径 R1 / R0 要选 择恰当 , 避免量程受到较大影响 ;

(3) 尽量保持传感器与测量 系统的连线最短并选择好........