物位和流量的检测ppt课件.ppt

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1、传感器与自动检测技术刘丽主编本章小结4.4超声波测距装置的制作和调试4.2超声波传感器检测物位4.1电容传感器检测液位4.3流量的检测4.1电容传感器检测液位4.1电容传感器检测液位4.1.1物位检测的方法1.物位检测含义物位是液位、料位、界位的总称。对应不同性质的物料又有以下的定义：（1）液位指设备和容器中液体介质表面的相对高度或自然界中江、河、湖、水库的表面。（2）料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度或表面位置。（3）界位指相界面位置，即在同一容器中由于两种密度不同且互不溶解的液体间或液体与固体之间的

2、分界面位置。4.1电容传感器检测液位2.物位传感器的分类按测量方式可分为连续测量和定点测量两大类：连续测量：能持续测量物位的变化，连续式物位传感器主要用于连续控制和仓库管理等方面，有时也可用于多点报警系统中；定点测量：只检测物位是否达到上限下限或某个特定位置，定点测量仪表一般称为物位开关，它主要用于过程自动控制的门限、溢流和空转防止等，目前，开关式物位传感器应用比较广。4.1电容传感器检测液位按工作原理大致可分为以下几类：（1）直读式。（2）压力式。（3）浮力式。（4）机械接触式。（5）电气式。（6）光学式。（7）声学式。（8）其

3、他方法。（a）浮球式物位计（b）音叉式物位计（c）电感式液位计（d）超声波式液位计（e）激光液位计（f）雷达物位计（g）磁致伸缩物位计（h）重锤液位计4.1电容传感器检测液位4.1.2电容式传感器的基本工作原理电容传感器是基于被测物理量的变化可以转换为电容量变化来测量的，它具有结构简单，分辨率高，抗干扰能力强，动态响应快，能在恶劣工况条件下工作，并能实现非接触式测量等特点，广泛应用于工业上位移、物位、流量、振动、湿度、压缩、变形等非电量的检测。4.1电容传感器检测液位电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的传感装置。由物理学

4、可知，电容器的电容量是构成电容器的两极片形状、大小、相互位置及介质介电常数的函数。以平行板电容器为例，如图所示，当不考虑边缘电场影响时，平板电容器的电容为A——极板面积，A=abd——极板间距；ε——极板间介质的介电常数根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。4.1电容传感器检测液位1.变极距型电容式传感器如传感器的初始电容量为C0，当动极板2移动x值后，其电容值Cx为：当x<

5、容式传感器变面积型电容传感器有平行板式、角位移式、圆筒式等几种。（1）平行板式变面积型电容器设初始电容为两极板遮盖面积为A=ab，当动极移动x后，A值发生变化，Ax=a（b－x），电容量CX也随之改变4.1电容传感器检测液位（2）角位移式变面积电容传感器设初始电容为当动极板2有一角位移时，两极板的相对应面积A发生改变，导致两极板间的电容量发生变化，这时，电容量为4.1电容传感器检测液位（3）圆筒式变面积电容传感器设内外筒长度为L，则初始电容为当内圆筒2向左移动x时，电容量为4.1电容传感器检测液位3.变介质型电容式传感器变介质型

6、电容传感器的极距、覆盖面积不变，被测量的变化使其极板之间的介质发生变化，因为各种介质的介电常数不同，所以电容器的电容量也会随之变化，这类传感器主要用于固体或液体的物位测量以及各种介质的湿度、密度的测定。表4-2为常见电介质材料的相对介电常数。由表可分析：如果两极板间分别插入干的纸和湿的纸，哪个电容值大？4.1电容传感器检测液位4.差动型电容式传感器实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界扰动对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。如图所示，初始位置d1=d2，所以C1=C2，当动极板向上移动x距离后d1

7、=d-x，d2=d+x,C1和C2成差动变化，,将C1、C2差接后，能使灵敏度提高一倍。同样，变面积型也可以做成差动结构。4.1电容传感器检测液位4.1.3电容式传感器的转换电路1.交流电桥C1=C2=C0时，交流电桥平衡；当C1=C0+ΔC，C2=C0－ΔC时，空载输出电压为：若将代入，则4.1电容传感器检测液位2.运算放大器电路反馈回路中的Cx为变极距型电容式传感器，C0为固定电容，由于放大器的高输入阻抗和高增益特性，比例器的运算关系为对于变极距型电容传感器，则4.1电容传感器检测液位3.调频电路调频振荡器的振荡频率为4.1电

8、容传感器检测液位4.脉冲宽度调制电路输出电压为4.1电容传感器检测液位5.消除电容传感器寄生电容的方法（1）增加初始电容值法（2）采用驱动电缆技术，减小寄生电容4.1电容传感器检测液位（3）运算放大器驱动法（4）整体屏蔽法4.1电容传感器检测液位4