一種利用電容式傳感器測量水位的方案韓顏光于齊

高天 張桉琦 周雨豪 王瑞瑞

摘 要：在工業生產中，水位是常見的檢測量。本文提出了一種基于電容式傳感器來測量水位的方案，依靠測量傳感器中介質的變化，獲取液位的高度。整個實驗分為兩個部分，首先利用電容式傳感器將被測液體的高度轉換為容量的大小，然后將容量的測量轉換為使用多諧振蕩器電路的頻率測量，從而間接的測量液位高度。

關鍵詞：電容式傳感器;水位測量;多諧震蕩電路

0引言

中國的工業化發展越來越迅速，應用先進技術對工業生產中的水位進行檢測，具有重要的研究意義。

本文針對工業生產中對于導電容器中水位的測量，基于電容式變均值傳感器原理，研制了一套水位測量系統。

1方案的論證

1.1 與已有測量方案的比較

本文利用電容式傳感器設計了一種可用于水位測量的功能，又能克服其他弱點的測量方式。

1.2問題分析

題目要求往一個直徑為2m，高5m的鐵桶內連續注水，當注水數量達到桶容量的80%時就停止注水，本文使用電容式傳感器來實現。可變介電傳感器利用不同介質的不同介電常數，通過介質的變化來檢測測量值，并通過其值來反射電容傳感器的容量。

1.3電容式傳感器的測量原理

圖1為題目所述被測容器的結構原理圖。被測容器中共有兩種介質，分別為水和空氣。

以上公式表明，當電路完成時，振蕩器的功率隨容量的變化而變化，因此，可以測量輸出端的輸出頻率來計算被測容量的大小。計算液體的高度。

2測量系統的總體設計

2.1總體結構

根據設計要求，整個測試系統以單片機為核心，采用555定時器的多諧振蕩器電路作為測量電路，并輔以外圍的液晶顯示模塊、液位報警監測電路。由傳感器檢測到的模擬信號，經過A/D轉換成數字信號送入單片機，由液晶顯示模塊顯示容器內的液位

當實際液位高于容器容量的80%時，單片機輸出報警信號。系統的總體結構圖如圖2所示。

3結語

電容式傳感器可以對測量誤差要求稍低的液位進行測量。使用時應注意電容式傳感器必須固定在液位中，才能保證測量的準確性。由于它是接觸式測量，會影響原來液體的液位，而測量出來的是新的液位高度。

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