電容式傳感器在液位測(cè)量中的應(yīng)用

　　本文主要介紹了電容式傳感器在液體測(cè)量中的一項(xiàng)應(yīng)用——電容式液位計(jì)。電容式液位計(jì)是企業(yè)自動(dòng)化的重要檢測(cè)工具.本文介紹的電容式傳感器做成水位測(cè)量計(jì)報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有極高的抗干擾性和可靠性，解決了溫度、濕度、壓力及物質(zhì)的導(dǎo)電性等因素對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響。

　　電容式液位計(jì);測(cè)量原理;連接電路

　　洪水災(zāi)害是我國(guó)發(fā)生頻率高、危害范圍廣、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)影響最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害。洪災(zāi)會(huì)造成江、河、湖、庫(kù)水位猛漲，堤壩漫溢或潰決。所以一個(gè)安全，可靠，及時(shí)的水位測(cè)量系統(tǒng)顯得尤為重要，目前我國(guó)較多使用的是浮子式水位測(cè)量計(jì)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是干擾性較差，抗腐蝕能力也較低。本文根據(jù)檢測(cè)與轉(zhuǎn)化技術(shù)中的電容式傳感器做成水位測(cè)量計(jì)報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有極高的抗干擾性和可靠性，解決了溫度、濕度、壓力及物質(zhì)的導(dǎo)電性等因素對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響。能夠測(cè)量強(qiáng)腐蝕性的液體，如酸、堿、鹽、污水等。

　　1.解決方案

　　由于較多的降雨，水庫(kù)的水位會(huì)增加，所以可以利用電容式傳感器做成水位測(cè)量計(jì)。

　　1.1檢測(cè)原理

　　電容式液位計(jì)是根據(jù)電容的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)液位高度測(cè)量的液位儀表，電容式液位計(jì)的主要構(gòu)件包括容式物位傳感器和檢測(cè)電容的線路。電容式液位計(jì)在測(cè)量時(shí)是將一根金屬棒探入被測(cè)量容器的溶液中，將金屬棒作為電容的一極，將容器壁作為電容的另一極。

　　電容式液位計(jì)在工作時(shí)，兩個(gè)電極之間分別處于兩種介質(zhì)之中，而這兩種介質(zhì)的介電常數(shù)肯定是不同的，液體的介電常數(shù)ε1和氣體的介電常數(shù)ε2之間存在一個(gè)差，這樣同一段距離中ε1與ε2的比例不同，加和的結(jié)果也不同。

　　電容式液位計(jì)測(cè)量時(shí)，加設(shè)ε1>ε2，那么當(dāng)液位升高時(shí)，ε1占據(jù)的比例增大而ε2占據(jù)的比例減小，兩個(gè)電極之間的總的介電常數(shù)值也就會(huì)隨之增大，而電容量也就會(huì)相應(yīng)增加，通過(guò)對(duì)電容量增加值的測(cè)算就可以得到液位高度值。

　　在液位的連續(xù)測(cè)量中，多用同心圓柱式電容器， 同心圓柱式電容器的電容量:

　　C=■

　　式中：

　　D、d——外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑(m);

　　ε——極板間介質(zhì)介電常數(shù)(F/m);

　　L——極板相互重疊的長(zhǎng)度(m)。

　　液位變化引起等效介電常數(shù)變化，從而使電容器的電容量變化，這就是電容式液位計(jì)的檢測(cè)原理。

　　1.2安裝形式

　　在具體測(cè)量時(shí)。電容式液位計(jì)的安裝形式因被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)不同而稍有差別。

　　用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的單電極電容液位計(jì)，它只用一根電極作為電容器的內(nèi)電極，一般用紫銅或不銹鋼，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作為絕緣層，而導(dǎo)電液體和容器壁構(gòu)成電容器的外電極。

　　1.3報(bào)警系統(tǒng)原理

　　該報(bào)警系統(tǒng)由555定時(shí)器形成的多諧振蕩器作為水位報(bào)警系統(tǒng)部分。3號(hào)腳輸出通過(guò)濾波電容C3控制揚(yáng)聲器報(bào)警。當(dāng)測(cè)量水庫(kù)水位低于預(yù)設(shè)水位時(shí)，開關(guān)P3接通，電容C2充電：當(dāng)測(cè)量水庫(kù)水位高于預(yù)設(shè)水位時(shí)，開關(guān)P3斷開，形成一個(gè)多諧振蕩電路，555定時(shí)器發(fā)出低頻信號(hào)通過(guò)濾波電容C3濾波同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。

　　使用電容式液位計(jì)需注意以下問(wèn)題：

　　a.儲(chǔ)槽內(nèi)液體的溫度是否穩(wěn)定，因?yàn)闇囟鹊母淖儠?huì)影響介電常數(shù)K值。

　　b.黏性污濁的液體會(huì)附著在探探測(cè)表面使電容量改變引起誤差，所以要注意安裝接頭的密封性。

　　2.結(jié)論

　　通過(guò)以上對(duì)電容式液位計(jì)的詳細(xì)論述，我們對(duì)液位計(jì)的工作原理和性能等有了基本的了解，也對(duì)檢測(cè)原理這門課有了新的認(rèn)識(shí)。傳感器在實(shí)際生活中應(yīng)用很廣泛，只是我們平時(shí)沒(méi)有用心去觀察，有這次寫論文的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)網(wǎng)上搜集相關(guān)信息，也認(rèn)識(shí)了許多新的傳感器，這門功課很重要，對(duì)我們創(chuàng)新發(fā)明，訓(xùn)練思維，都起到很大的作用。