[发明专利]一种电容液位测量装置

说明书

技术领域

本发明提供的是工程应用中液位测量传感器电路，具体地说是一种电容液位测量装置。

背景技术

目前，工程中应用液位测量有许多种方法，通常采用的主要有浮子式、压力法、核辐射法、光导法、超声波法、微波法、雷达法、电容及射频导纳方式进行液面探测。当环境条件、机械部件、传输距离远、自动化水平问题影响时，这些探测方法易受到干扰，致使探测到的液位信息不准确而造成误判断。

电容液位传感器具有探头结构简单、动态响应好、灵敏度高、分辨力强、无可动部件、不易损坏、使用寿命长的优点，并能在恶劣环境工作等优点，是目前应用广泛的一种。电容液位计是利用空气和液体作电容器两级极板间的电介质，将液位变化转换成静电电容变化，用电子学的方法测量电容值，从而探测液体高度信息。但目前电容探头存在缺点：一是由于探头本身结构特性决定其输出阻抗高、负载能力差，易受外界干扰；二是电容液位测量信号因探头电容量小，测量电路的杂散电容以及与周围导体构成的寄生电容大，给精确的电容信号转换带来困难。为此，围绕电容探头设计，出现许多改进电路，目的是为了提高测量精度、方便远距离传输，以实现数字化显示、远程监控和自动化控制。但是这些设计是为了某种特定需要而进行的改进，所以设计电路结构复杂，对电容探头的结构方式也有不同的要求。

发明内容

为了克服现有液位测量的缺陷，本发明提出了一种电容液位测量装置。该装置通过运放和电容构成的电容传感器，解决电容液位传感器电路设计简单、精度高、抗干扰能力强的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

信号源采集到的电容信号通过电路传送给功率驱动电路，通过功率驱动进行功率转换后再输出，功率驱动电路同时将电容信号输入给测量电容。

C1电容两端连接在+15V电源和GND之间；DZ1稳压管正极连接在+15V电源上，负极一端连接在U3A运放的正极上；R2电阻一端连接在GND上，另一端连接在U3A运放的负极上；R3电阻连接在U3A运放的正极与输出端之间；W1滑动电阻两端连接在U3A运放的输出端与U3B运放的正极之间，W1滑动电阻的滑动端连接在U3A运放的正极上；R4电阻连接在U3A运放的正极与U3B运放的正极之间；U3B运放的负极与输出端相连接并通过R9电阻与运放U3D的负极相连接；R5电阻连接在U3A运放的输出端与U3C运放的正极之间；R8电阻一端连接在U3A运放与R5电阻的连接线上，另一端连接在U3C运放的负极上；R7电阻一端连接在U3C运放的正极与R5电阻的连接线上，另一端分别通过导线与C3电容和W2滑动电阻的一端相连接，C3电容的另一端、W2滑动电阻的另一端和滑动端与+15V电源相连接；C9电容连接在+15V电源和GND之间；U3C运放的负极与输出端之间连接有R12电阻；C4电容连接在+15V电源与U3D运放的负极之间；U3C运放的输出端依次连接有R11电阻、R10电阻、C11电容后与U3D运放的输出端相连接；D3二极管的负极连接在C4电容上，D3二极管的正极连接在R11电阻与R10电阻之间的连接线上；U3D运放的正极通过导线连接在R10电阻和C11电容之间的到线上；C5电容一端连接在+15V电源上，C5电容另一端分别通过连接线与U1A反相器的负极、X1晶振、R15电阻的相连接，U1A反相器正极、X1晶振、R15电阻的另一端连接后再与U1B反相器和U1B反相器相的负极相连接，U1B反相器和U1B反相器相的正极连接在一起后再与U2D反相器、U2E反相器、U2F反相器的负极相连接，U2D反相器、U2E反相器、U2F反相器的正极通过连接线与R14电阻相连接，R14电阻另一端通过C10电容与电容探头相连接；D5二极管的负极与D4二极管的正极连接在R14相连接，D5二极管的正极连接有+15V电源，D4二极管的负极与Q1三极管的发射集相连接；C8电容连接在D3正极与+15V电源之间，并同时C8电容与D3正极的连接线与R14相连接；C7电容连接在D3正极与+15V电源之间；U3D运放的输出端与Q2三极管的基极相连接，Q2三极管的发射极与Q1三极管的基极相连接，Q2三极管与Q1三极管的集电极与C2电容连接后构成输出端OUTPUT，C2电容另一端连接在+15V电源上；U3B运放的电源管脚和地管脚分别与+15V电源和GND相连接。

积极效果，本发明通过由电容电路构成的传感器电路具有元器件少、电路结构简单、稳定性好的优点，并能够提高测量精度，电路反应灵敏，适用不同类型电容直接进行液位参数电流输出，易于进行远程测量、数字显示和自动化控制。适宜作为液位测量传感器电路应用。

附图说明