传感器课程设计说明书电容式导电液体液位传感器Capacitiveconductiveliquidlevelsensor学院名称：机械工程学院专业班级：学生：学生学号：指导教师：指导教师职称：教授2012年1月电容式导电液体液位传感器专业班级：****学生：****指导老师：****职称：****摘要在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前国外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、电容法、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。本设计采用一种简单方便的电容式液位测量方法，电容式传感器是将被测非电量的变化转化为电容变化量的一种传感器,它具有结构简单、分辨力高、可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈震动等恶劣条件下工作等优点，是很有发展前途的一种传感器。本电容式液位测量设计方式是用等径的长直圆筒容器，液位的高低正比于导电液体与测杆中导电金属铜之间电容的大小，通过测量电路的转换，就可以很方便地测量出液面的位置。此课程设计的目的是为了熟练掌握电容传感器的基本知识和各种测量电路的原理运用；基本掌握测量液位方法的基本思路和方法；能够利用所学的基本知识和技能，解决简单的传感器测量问题；培养综合利用传感器进行测量设计的能力。关键词：液位测量电容式传感器测量电路电容传感器测量目录第一章绪论31.1引言31.2电容式液位测量技术的发展31.2.1电容式液位测量现状31.2.2电容式液位测量存在的问题41.2.3电容式液位传感器的发展趋势4第二章实验原理52.1电容传感器52.2电容传感器实物图62.3电路结构82.4实验所需部件82.4.1差动放大器82.4.1.1高精度运算放大器的构成82.4.1.2OP07CP92.4.2低通滤波器112.4.2.1低通滤波器的构成112.4.2.2HA177411A1112.4.3电容变换器122.4.3.1电容变换器的构成122.4.3.2CA3140E14第三章实验结果及数据处理163.1初次实验163.2二次实验17第四章影响液位测量的主要因素19结论和心得体会19致20参考文献21附录：课程设计任务书22第一章绪论1.1引言在各种化工、食品、石油仓储等工业生产过程中经常要对存储在储仓罐和其它容器中的生产原料及产品液体或固体的体积或高度进行测量和控制，以确保生产的正常进行。通常方法是对物位进行测量，而物位又可以分为液位、料位、界面三种，其中液位又显得尤为重要，液位是指积存于各种容器的液体表面高度及所在的位置称为液位，如油罐水库水塔等容器所储的液体表面的位置或高度。用于测量这些参数的传感器称液位传感器液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测传感器较多，按原理分有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。各种方式都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度适用于各自不同的场合，大多结构较为复杂，制造成本偏高；市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，多数成品价格惊人。以上液位计多数输出为模拟量电流或电压，有些为机械指针读数，不能用于远程监视普遍适用于静止液面，在波动液面易引起读数的波动；也有用电容法测液位的系统，此法是一种简单易行的方案。本文利用圆柱形电容器原理，通过测量导电液体与测杆中导电金属铜之间电容的大小而进行监控，设计出一种液位检测装置。使用电容式传感器进行液位测量，具有以下优点：低成本（即对于传感器有比较成熟的技术）、低功耗、高线性度、对应用场合的几何形状有较高的适应性。1.2电容式液位测量技术的发展1.2.1电容式液位测量现状在电容式液位测量这一领域的研究及应用，以美国的DREXELBROOK公司、Honeywell公司为代表的外国公司已经取得了令人瞩目的成就。尤其是DREXELBROOK公司依据其提出的射频导纳原理，推出了射频导纳电容式液位计，它可以克服由于挂料影响产生的测量误差，从而在电容式液位测量这一...
