ANSYS电容式液位传感器的设计(2)
时间:2018-04-07 08:40 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
电容式液位测量技术是通过测量变化的电容来达到间接测量液位的目的。它的基本原理是：被测液体作为电容传感器两极之间的电介质，当其液位发生变化时，引发两电极间的介电常数发生变化，从而导致电容值的改变。由专门设计的测量电路将电容的变化测量出来，经过数学上的换算，就能得到想要的液位值。相比其他的测量技术而言，电容液位传感器具有结构简单、灵敏度高、动态响应良好等优点。但是，由于电容式液位传感器的电容量只有几十到几百皮法，因此传感器自身的寄生电容对它的测量精度影响非常大。目前市场上的一些电容液位传感器要么精度不够高，要么就是精度够了但价格昂贵。本文就是想在前人的研究基础之上，进一步发掘，研制开发出一种高精度、低成本的电容液位传感器。 本文采用的测量方法是基于美国Analog Devices公司的AD7745这款芯片，这款芯片是专门针对电容测量的芯片，它的应用将大大简化电容测量电路，节约设计成本，并且有很高的精度，它的有效分辨率能达到4aF[ ]。所以，相比传统的电容测量电路，采用这款芯片能大大节省设计时间，达到的效果也优于大部分的传统测量电路。本文的主要目的就是设计出基于AD7745这款芯片的高精度、低成本的电容液位传感器。同时，为了进一步的提高测量精度，本文也研究了的使用环境的相关参量对电容的影响，为更准确确定电容值和消除误差做好准备。 1.2 国内外研究现状和发展趋势 1.2.1液位传感器的研究现状 1.2.2液位传感器的发展趋势 1.3 本文的主要研究工作和安排 本文主要任务是完成电容式液位测量传感器的设计，包括传感器探头设计、调理电路设计和软件设计；对组建好的液位测量传感器进行实验调试，对测得的数据进行误差分析，给出传感器的各项指标。本文以非导电液体液位测量为例，传感器的基本指标要求是：量程0-30cm，测量误差在1%以内。 本文主要内容安排如下： 第一章介绍电容式液位测量的发展历史、研究现状和发展趋势； 第二章介绍电容液位测量的基本原理，重点分析了温度对电容传感器输出的影响； 第三章主要任务是介绍电容液位传感器探头的设计，采用理论和仿真分析相结合的方式，给出了传感器探头的尺寸结构，同时对传感器探头的安装做了基本的研究说明； 第四章偏重于硬件电路的设计说明，重点介绍了AD7745的原理和使用，同时给出了单片机控制电路和辅助电路的设计方案； 第五章是本文的软件设计环节，包括单片机控制程序和上位机软件程序，分别列出了程序流程图，举例说明了具体函数的编写方法和过程； 第优尔章完成对传感器的实验测量，对所得数据进行数据处理，给出了结果分析。对本文所做的工作进行了总结并对进一步提高传感器性能提出自己的看法。 2 电容式液位测量技术的原理和方法 工农业中采用的液位测量手段大致可分为接触式测量和非接触式测量。压力 法、浮力法等都属于是接触式测量，而像超声波法、光学法和核辐射法等是属于非接触式。具体采用哪种方法是综合考虑实际使用要求、现场环境限制、经济节约等因素后确定的。电容式液位测量与其他手段相比，有着自己特有的优势。主要体现在其动态性能优越，高分辨率高灵敏度，性能可靠稳定等方面。但是也存在着比较明显的缺点，比如使用前必须先知道被测对象的介电常数，受环境温度的影响比较大等。本章内容主要是介绍电容式液位测量技术的基本原理，分析温度对电容值的影响。 (责任编辑：qin) |