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电容式液位计设计
资料介绍
液位计是工业测量中一种必不可少的测量仪表和安全附件,广泛地运用于石油、化工、制药等工业领域。其中电容式液位计由于其价格低廉、使用寿命长而得到广泛的运用。但其自身的缺陷,如温漂效应和寄生电容等严重限制其测量精度的提高。
本课题旨在设计一款电容式液位计,消除传统电容式液位计由于温度变化导致的介电常数改变影响测量结果及改善寄生电容给实现精确测量带来的误差。达到介电常数自动适应、消除被测介质温漂效应、改善寄生电容影响及硬件电路元器件温漂效应大幅改善的效果。首先通过对传统电容式液位计测量原理的研究的前提下,分析传统电容式液位计存在的优缺点,并针对传统电容式液位计存在的问题,设计了一款新型的电容式传感器,并对其进行详细的公式推导,得到解决或改善该问题的理论依据。再提出硬件电路的总体设计框图以及划分各电路模块(如信号变换模块、周期测量模块、单片机及外围电路模块),明确各电路模块的具体功能及组成单元电路,并且一一分析各单元电路的实现原理和功能。接着仔细地介绍了本课题中的软件设计的总体结构和总体工作流程,并一一列举了各子程序的编程实现。最后对本课题所设计的电容式液位计进行软硬件联调和实验验证,记录了大量的实验数据,并对实验数据进行数据分析。
针对不同的安装方式,本课题设计加工了分离式电容传感器和集成式电容传感器共两种结构,并针对该两套传感器各经过多次的实验测量,对大量的实验数据进行分析表明,整个电容式液位计可以稳定可靠地工作,在测量量程为1m的情况下,其中测量绝对误差范围在?3mm左右,满足0.5级精度要求,经过后续完善优化(如传感器加工更加精密),测量精度应该能获得进一步提升。
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