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《上海交通大学》 2011年
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新型栅状电容式液位传感器的设计研究

高超  
【摘要】:液位、温度、压力、流量等热工参量的检测始终备受人们的关注。液位测量的方法有很多,在现代工业自动化技术中常用的液位测量方法大约有二十多种,它们可以分为直接测量法和间接测量法。随着现代工业自动化程度的不断加大和规模的不断扩大,直接测量法因其就地指示、精度较低且容易产生认为主观测量误差等缺点逐渐被间接测量法所取代。目前国内外工业自动化生产中普遍采用间接液位测量法,比如浮子式、压力式、电容式、超声波式、磁致伸缩式等。电容式液位测量法因其结构简单、价格低廉等优点而广泛应用于食品行业、石油化工行业、医疗卫生行业等各领域。但电容式液位测量法存在诸如传感器输出阻抗高、负载能力差、信号处理困难等缺点,这主要是由于电容式液位传感器的容值普遍偏小所造成的。传统的电容式液位传感器,要提高传感器的容值必须增大传感器的体积,这会影响被测液体在传感器电极间的顺利流动。所以研制新型小体积大容值电容式液位传感器的很有必要。 本文就是针对传统电容式液位传感器的这一不足,设计了新型栅状电容式液位传感器。它采用栅状电极代替圆柱状电极,扩大了电极间空间,使被测介质的流动更为顺利并且提高了传感器的灵敏度,降低了工艺要求。这款电容式液位传感器可以大大扩大电容式液位测量的应用范围。 本文详细论述了新型栅状电容式液位传感器的原理、结构和容值计算公式,并以论述了实际使用的一款新型传感器的材料和结构参数并以之为例进行了容值计算。之后,论述了各种电容式传感器的测量电路,并给出了新型电容式液位传感器测量系统的硬件电路和软件程序。为了更好的扩大该技术的应用范围,本文给出了两套测量电路的设计方案。最后,我们对两套测量方案进行了仿真实验,并结合仿真实验的结果给出了这两种方案各自的优缺点和适用的场合。 本文的研究成果对于改进和提高传统的电容式液位测量方法,扩大电容式液位测量方法的应用范围有一定的参考价值和指导意义。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP212

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