[发明专利]电容传感器和液位高度检测系统

说明书

本发明提供了一种电容传感器和液位高度检测系统，该系统包括：电容传感器、传感器检测电路、单片机、电源电路、显示电路，其中：所述传感器检测电路与所述电容传感器电连接，用于将所述电容传感器检测到的测量信号转换为相应的电信号后传输给单片机；所述电源电路用于将交电转换为两组隔离的直流电，并分别向所述单片和所述传感器检测电路供电；所述显示电路与所述单片机电连接，用于实时显示液位高度检测结果。本发明整体结构简单、自动化程度高，可以及时地发现液位异常情况，操作简单，适用范围广。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体地，涉及电容传感器和液位高度检测系统。

背景技术

目前，较为常用的液位测量方法有：激光测量法、声波测量法、浮子测量法、吹气测量法、压力测量法等。虽然上述的测量方法可以实现对特定液位的测量，但是仍然存在许多不足之处。比如：声波测量法，需要一定的面积反射，且量程短；激光测量法容易受到介质影响、管壁折射大、成本高；浮子测量法、吹气测量法、属于机械测量法，其自动化水平低、易磨损、维护不便；而压力测量法在大量程时其线性度不高。

上述方法都不能适应大量程或者小口径的特殊液位测量场合，例如：大坝渗流井、地下水位、小口径水井的液位测量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电容传感器和液位高度检测系统。

第一方面，本发明提供的一种电容传感器，包括：绝缘外壳、通气孔、第一极板、第二极板、第三极板、隔断层、进液孔、密封垫；其中，所述第一极板、第二极板、第三极板设置在所述绝缘外壳内，且所述第二极板位于第一极板和第三极板之间；所述第一极板和第二极板之间形成第一电容器的容纳腔，所述第二极板和第三极板之间形成第二电容器的容纳腔；

所述密封垫设置在所述第一容纳腔的底部，所述隔断层设置在第一容纳腔内，并将所述第一容纳腔分隔为上下两部分；所述进液孔设置在所述第一容纳腔所在位置对应的绝缘外壳上，并位于所述隔断层的下方；所述通气孔设置在所述绝缘外壳的顶部，或者靠近顶部的侧壁上。

可选地，还包括：所述绝缘外壳的背面上设置有第一端子、第二端子、第三端子，所述第一端子、第二端子、第三端子分别与所述第一极板、第二极板、第三极板电连接；所述第一极板、第二极板、第三极板通所述第一端子、第二端子、第三端子与外部的传感器检测电路相连。

可选地，所述第一极板、第二极板、第三极板与液体接触的表面上设置有防腐涂层。

可选地，所述第一极板与第二极板构成第一电容器，第一电容器的电容为C₁：

式中：ε₀为真空中的介电常数，ε_l为待测液体的介电常数，ε_a为空气的介电常数，w为第一极板、第二极板、第三极板的宽度；d为第一极板和第二极板之间的距离，H为隔断层与密封垫之间的距离，L为第一极板、第二极板、第三极板的高度，h为第二容纳腔的液位高度；

所述第二极板与第三极板构成第二电容器，第二电容器的电容为C₂：

第一电容器和第二电容器的电容差为ΔC：

其中：Δh＝(h-H)；ΔC与Δh成正比。

第二方面，本发明还提供一种液位高度检测系统，包括：如第一方面中任一项所述的电容传感器、传感器检测电路、单片机、电源电路、显示电路，其中：

所述传感器检测电路与所述电容传感器电连接，用于将所述电容传感器检测到的测量信号转换为相应的电信号后传输给单片机；