電容式液位傳感器及測量原理

最好的沉淀整理電容式液位傳感器及測量原理引言 1電容式液位傳感器的結(jié)構(gòu)與測量原理 1電容式液位傳感器的結(jié)構(gòu) 1電容式液位傳感器的工作原理 3電容式液位傳感器的特點 6引言電容式傳感器利用了非電量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化來實現(xiàn)對物理量的并正逐步擴大到壓力、差壓、液面（料位、成分含量等方面的測量。電容式傳感器具有以下幾個特點：機構(gòu)簡單，體積小，分辨力高；可實非接觸式測量；其介質(zhì)耗損小，可使用較高的工作頻率，可用于測量高速變化的參數(shù)；溫度穩(wěn)定性好。它本身發(fā)熱量極?。荒茉诟邷?、輻射和強振動等惡劣條件下工作產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。電容式液位傳感器的結(jié)構(gòu)與測量原理電容式液位傳感器的結(jié)構(gòu)（兩個極板邊緣處的電力線分布不均勻引起電容量的變化其電容量為：CCd （1）公式中 ——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；A——兩平行板所覆蓋的面積；d——兩平行板之間的距離。位置的。其結(jié)構(gòu)十分簡單輕巧，便于安裝、維護與使用。11（a）棒作為另一極電極，其間構(gòu)成的電容CX與液位成比例，也可懸掛帶重錘的軟導(dǎo)線作為電極。圖1 電容式液位傳感器的電極結(jié)構(gòu)圖1（b）適用于非金屬容器，或雖為金屬容器但非立式圓筒形，液體為絕量，對于粉粒測量容易產(chǎn)生滯留物在極間。1（c）1（a）一樣，但中央圓棒電CX度，液位升降相當(dāng)于電極面積改變。電容式液位傳感器的工作原理導(dǎo)電液體電容式傳感器主要利用傳感器兩電極的覆蓋面積隨被測液體液位傳感器。1（a）Dd，上部空氣的介ε1下部液體的介電常數(shù)為ε2,，H1，則根據(jù)同心圓筒狀電容的公式可寫出空氣部分的電容數(shù)學(xué)模型為：1 CH H1 ln1 D （2）lnd 液體部分的電容為：C221

（3）ln2 Dlnd 如果忽略雜散電容及端部的邊界效應(yīng)后，則兩電極間的總電容為：CXC1C22

= 1 0 1 2 1D D D 1

2 1 1lnd lnd lnd C2C0 lnd

2 1 1 0

CH(4)CHC其中： 表示被測電容；CXC為初始電容，液體為零時測出的電容，這個電容可以在初始標(biāo)定時消C0除；1表示被測液位的高度;2 2 1lnDd

表示傳感器的靈敏度；22（b）為等效電路圖。圖2 帶有絕緣層的電極圖及相應(yīng)的等效DD為 空氣電介質(zhì)的介電常數(shù)為 。等效電路中的C1表示與液位無關(guān)的雜散電2 3容，C2表示空氣部分的電極絕緣層為電介質(zhì)的電容，其值為：2C2 1 0 1lnD1d

(5)C3表示在空氣介質(zhì)的電介質(zhì)的電容，其值為：C 2 3 0 1 (6)3 DDlnD1C4表示液體中電極絕緣層為電介質(zhì)的電容，其值為：4C214

1 (7)lnD1dC 表示被測液體為電介質(zhì)的電容，其值為：5C2

21 (8)D5 lnDD12 由圖 （）可知，C與C是串聯(lián)關(guān)系，C與C2 2 3 4 5,兩個串聯(lián)電路又與C,1 23CCCC C4C5 23X 1 C

2 2 D DC C C2 3 4 5

ln

ln 11 D 3 d22

lnD

1 1 2 3

D 1 1 D DlnDlnD 1ln ln 111 D

3 d

D 2 d1C KH0 1 1(9)C0為前兩項的常數(shù)和，可以看作不變的初始K1H1C5=0，則：22lnD2

1 D1CXC1

13D

0D

1D D D

（10）1lnD

3lnd1

ln 1 D

3lnd1lnD 1 1 10 CK0 由以上分析可得,測量兩種液體間的界位時，果均為不導(dǎo)電液體，采用裸露電極。若其中有一種為導(dǎo)電液體，就必須用包絕緣層的電極，式和電容式液位傳感器的特點本次設(shè)計中所用的電容式液位傳感器是采用測量電容變化的原理來測量液壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)1

和液面上的介電常數(shù)

2

，則當(dāng)液位升高時，兩電2極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之，當(dāng)液位下降，值減小，電容量也減小。所以，可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而