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传感器原理及工程应用（论文） 基于电容式 脉冲测水位传感器 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师：任爽 所在学院：所在学院：信息技术学院 专专 业：业：电气工程及其自动化 中国大庆 2011 年 12 月 摘要 I 摘要 电容式脉冲测水位传感器利用开关电容传感器将水位参量直接转换成具有与 其相应宽度的脉冲，并通过调零网络后输入到 74LS393 所组成的串码/并码变换电 路后转换为 12 位并码输入到 89S52 单片机中，通过单片机的数据采集、数字滤波 数和据处理后在 LED 数码管显示出来系统中还设有两个扩展输出接口，一个是 420mA 标准模拟远传信号，另一个为 485 通讯接口。此外，系统可在量程内连 续设定高低水位超限的界定值，并有相应的报警输出。本设计采用开关电容传感 器。它具有结构合理、响应快、稳定可靠、使用范围广泛等突出特点，可进行各 种导电介质液位的在线实时监测。 关键词：关键词：水位监控 开关电容式传感器 单片机 测量电路 目录 II 目录 摘要 I 前言III 1.国内外研究现状及发展趋势.1 1.2 发展趋势.2 2.电容式传感器.3 2.1 电容式传感器工作原理.3 2.2 电容传感器结构设计.4 2.3 电容传感器特点.5 3. 电容式脉冲测水位传感器设计与实现.7 3.1 系统结构设计.7 3.2 测控电路实施方案.8 3.2.1 系统硬件及工作原理.9 3.2.2 系统软件及工作原理.11 4. 电容式脉冲测水位传感器技术指标与特点.12 结论14 参考文献15 前言 III 前前 言言 我国水资源严重短缺同时又存在严重浪费现象，两方面因素制约了国民经济 的可持续发展，使社会经济建设受到巨大挑战。提高生产、生活用水水价以及对 大型工、矿企业强制安装中水处理设备，都是国家不得已而为之的重大节水举措， 然而由于变送器在水位控制系统中普遍存在着时漂、温漂、精确度、抗干扰能力、 稳定性等一系列问题，尤其在恶劣气候条件下的电闪、雷击，易造成水位变送器 的故障频发，使监控设施失控，形成跑、冒水现象，进一步加剧了宝贵水资源的 大量浪费，仅水资源浪费一项每年就占到全国用水量的 40%以上，新型自动水位 测控系统的设计研制工作正是在这一契机下应运而生的。 传感、变送系统的稳定性、可靠性、精确度、抗温度扰动、抗噪音干扰、防 爆性能等问题一直是伴随自控技术发展的研究课题，变送器（transmitter）是一个 输出标准信号的传感器，各检测现场所配备的变送器的共同特点是： （）水位变送器是监控系统中用量最多、品种最杂、安装施工及耗材耗资 最大且要求最为严格而苛刻的设备。 （）在监控系统的日常运行中，水位变送器是故障最多、失效率和损坏率 最高、维修频率最大的设备。 这不仅使繁杂而庞大的传感变送系统占用了自控系统的大部分资金，带来了 沉重而昂贵的维修负担，更为严峻的是在传感变送系统中的传感变送信息，在信 息的生成、量化及传输过程中所受到的各种杂波、噪声的干扰，寄生电容以及电 源电压波动的干扰，有些干扰甚至直接导致传感变送系统瘫痪，成为整个自控系 统的致命问题。 基于以上在水位测量过程中传感、变送系统所表现出的种种弊端，本系统设 计重点是在传感变送系统中彻底抛弃变送器，免除电源，剔除模拟量，实现数字 化自动测控系统，解决模拟量远距离传输所带来的可靠性、安全性、精确度、零 点漂移以及各种杂波、温度、寄生电容和电源电压等形成的干扰，进而有效地提 高自控系统的稳定性和可靠性。 传感器原理及工程应用论文 - 1 - 1.国内外研究现状及发展趋势 1.1 国内外研究现状 水位的实时测量与自动控制在生产和生活实践中起着举足轻重的作用，国内 和国际上早已形成了许多水位测量的传统方法，而且根据应用场合和要求不同， 传感器的各项技术指标也有较大差别。目前，根据国内外的水位测量方法以及原 理大致可分为如下四种类型：1.非接触法：超声波、声学、电容接近式、射频和 微波法、核辐射法；2.插入探头法：包括尖端敏感型、电容型、倾斜式；3.流体静 压头压力检测；如应变计和电容压力传感器；4.机械法：浮子法、平衡浮子法和 称重法。近几年来，随着材料工艺技术和微电子技术的快速发展，水位测量也出 现了很多新方法，例如磁致伸缩法、光纤光学法等等。 各种传统水位传感器在结构、精度等方面存在较大差别，但大都采用了以标 准模拟量作为远程信息传输的变送器结构，如图 1-1 所示，这就要求检测现场必 须安装一个将实时水位信息转化为 420mA 或 05V 模拟信息装置（变送器） ，通 过信号电缆进行远传，输送给操作台的显示单元或计算机终端进行水位控制，然 而这种结构本身却存在着如下所述的诸多弊端： 传感器将连续 变化的水位参 量（非电）转 换成相应的电 参量 变送单元将电 参量转换成 （420mA 等） 标准（模拟） 信号 电源 220V 图信息体系结构 变送器 软启动水泵机组 远传 420mA 电流信 号的电 缆 与标准信号兼容的显 示单元或计算机监控 终端前向通道的相应 接口 终端监控 传感器原理及工程应用论文 - 2 - (1)存在较多故障隐患模拟量的远程传送方式普遍存在着时漂、温漂、精确度、 抗干扰能力、稳定性等一系列问题，尤其在恶劣气候条件下的电闪、雷击，造成 水位变送器的故障频发，使监控设施失控，工作的安全性和稳定性较差。 (2)增加系统运行成本由于需要对信号进行现场的调理和传送，因此，变送器 方式的现场电路比较复杂，成本较高，如果需要改用数字通信方式传送信息，则 会增加电路复杂程度，进一步提高成本。 (3)适用范围的局限性采用探头的传感器，传感器导线线束在水中长期浸泡， 传感器的微孔被水中杂质堵塞，易造成水位失控；精度较高的非接触传感器，造 价相对昂贵，不适于广泛采用；机械式传感器由于具有活动机械部件，长期工作 的可靠性较差。此外，这种采用传感器变送器（包括计算机在内的）监控终 端所组成的开环或闭环系统，在以模拟信息进行远传的模式下，由最前端的模拟 通道所引发的温漂、零漂和外界杂波干扰所带来的各种扰动一直是很难彻底根除 的自动控制系统的瓶颈问题。 1.2 发展趋势 纵观国内外水位传感器的长远发展趋势和经济社会发展的需要，水位传感器 的发展越来越呈现出如下一些趋势特征： 提高工作的安全性，稳定性和可靠性，降低故障率，降低日常维护费用； 进一步提高精度要求； 输出信号数字化，并采用标准的数字传送接口协议，便于传送和处理； 在满足性能要求的同时，必须进一步降低成本，以便更利于推广使用。 传感器的作用主要是获取信息，它是信息技术的源头。在信息时代里，随着 各种系统的自动化程度和复杂性的增加，需要获取的信息量越来越多，不仅对传 感器的精度、可靠性和响应要求越来越高，还要求传感器有标准输出形式以便和 系统联接。传感监测系统越来越向着微型化、集成化、数字化、智能化方向发展。 2.电容式传感器 传感器原理及工程应用论文 - 3 - 2.1 电容式传感器工作原理 电容传感器的外观为一根固定不动的 50mm 圆柱型结构，其内装的聚氟导线 束的芯线为一个电极，而插入水底的一根金属裸铜线为另一电极，当把两个电极 垂直置于水中时，作为导体的水将聚氟绝缘层无孔不入地团团包围在绝缘层外侧， 形成一个同轴可变电容器，如图 2-7 所示，芯线电极直径为 d，绝缘层均匀地套在 圆柱型金属芯线电极外面，电容器两个电极之间的介电常数为 的绝缘介质，其 外径为 D，导电液体的电极引出端为裸铜线。显然，当液位上升时，由于两个电 极覆盖面积增大，可变电容器的电容量就随着液位升高成比例增大；反之，电容 量就减小。 在液位最高时，传感器电容量达到最大值，电容量 C 与 H 定量关系式为： （2-2） = 2/ * 式中 C 为电容量； 为聚氟导线绝缘层的介电常数；H 为液位高度；D 为聚 氟导线外径；d 为聚氟导线内径。 由（2-2）得： （2-3） = ( /)/2 当 D、d、 为常数时，由公式（2-2）得： () (2-4) = = /2 这样就建立 H 与 C 之间的数学模型。显然 H 与 C 的关系式证明了电容量是 以水位高度的实时变化为自变量的单调线性函数。 图 2-1 电容式传感器原理 传感器原理及工程应用论文 - 4 - 2.2 电容传感器结构设计 开关电容传感器是水位控制的核心部件，传感器性能的好坏直接关系到系统 性能的优劣，所以传感器结构的研制和设计是水位检测技术中最为关键的部分。 电容传感器的结构可因被测对象不同而具有不同形式，但都是将液位的高度变化 转换为电容量变化，我们以检测水位为例：经过多次实验分别对电极绝缘层厚度 情况和绝缘情况以及导电液体导电情况进行了对比性研究，发现绝缘品质、抗酸 碱腐蚀及耐温等性能越好的涂层介质，其稳定性越好，测量越准确，如用高压绝 缘胶作绝缘介质较用普通绝缘胶的效果要好，电极涂层介质层越薄，其灵敏度越 高，但介质层太薄时，厚度不均匀性及杂质吸附的影响很大；实验结果与所用液 体的电导率也有重要关系，导电好的液体，测量结果越稳定，测量也越准确，且 线性度越好。同时在实验中发现这样一个问题：由于传感器主体绝缘导线的绝缘 层长期不问断地以特定频率充放电，在此过程中形成的静电效应对液体中的各种 杂质及矿物质的吸附、沉积，致使绝缘层变厚，导致传感器灵敏度下降，这是值 得关注的致命问题。一般传感器导线线束由于在液体中长期浸泡，传感器的微孔 被液体杂质所堵塞，造成液位失控。经过多次筛选绝缘导线，在传感器中应用的 新型导线经反复实验，其绝缘层“水锈”堆积几乎为零，这种耐高温、抗酸碱的 无毒导线构成了水位控制系统中的一种无微孔结构传感器的关键材料。另外通过 实验方法对聚氟导线在 0100温域内检测导线电容量变化，发现所选用聚氟 导线电容温度梯度 C/t=0，故不必担心水位检测温漂问题。聚氟导线工作温度 在-60 -250之间，这种既耐严寒又耐高温的无微孔结构传感器在拓宽应用范 围上有十分重要的意义，尤其在我国东北和大西北地区的野外现场作业和石油、 化工生产线上更具有重要作用。 通过实际测量，单根聚氟导线电容量分辨率很低，当水位微变时，分辨率不 能满足要求，这样就给后续电路设计增加了一定难度，为解决这一问题，采用导 线线束组成电容传感器，其电容量为 C=Ci，传感器灵敏度为 C总=NC单/m，N 越大灵敏度越高，因此，传感器灵敏度和测量精度都得到很大改善。新型自动水 位测控系统电容传感器的电原理结构决定了必须有作为地线的一根裸线直接插入 水中，形成了水位监测系统的地线直接与大地连接，这种接地方法对抵御雷击起 着致关重要的作用，大大降低了现场的维护频率，提高了系统的可靠性，这种两 线制传感器，无需现场供电，使系统成为一种（现场）无源、免维护自动化控制 仪表，尤其对高位（如 40 米水塔）水位监测控制系统更具重要意义。 2.3 电容传感器特点 传感器原理及工程应用论文 - 5 - 电容传感器在具体的设计应用上还要考虑其如下优缺点： 优点： 温度稳定性好 电容式传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料， 又因本身发热量极小，影响稳定性甚微。而电阻传感器有铜损等，易发热产生零 漂。 结构简单 电容式传感器结构简单，易于制造，易于保证高的精度，可以做得非常小巧， 以实现某些特殊的测量；能工作在高温，强辐射及强磁场等恶劣的环境中，可以 承受很大的温度变化，承受高压力，高冲击，过载等；能测量超高温和低压差， 也能对带磁工作进行测量。 动态响应好 电容式传感器由于带电极板间的静电引力很小（约几个 10-5N ） ，需要的作用 能量极小，又由于它的可动部分可以做得很小很薄，即质量很轻，因此其固有频 率很高，动态响应时间短，能在几兆赫兹的频率下工作，特别适用于动态测量。 又由于其介质损耗小可以用较高频率供电，因此系统工作频率高。它可用于测量 高速变化的参数。 可以实现非接触测量，具有平均效应 例如非接触测量回转轴的振动或偏心率、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采 用非接触测量时，电容式传感器具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度等对测 量的影响。电容式传感器除了上述的优点外，还因其带电极板间的静电引力很小， 所需输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等， 可以做得很灵敏，分辨力高，能敏感 0.01um 甚至更小的位移；由于其空气等介质 损耗小，采用差动结构并接成电桥式时产生的零残极小，因此允许电路进行高倍 率放大，使仪器具有很高的灵敏度。 缺点 输出阻抗高，负载能力差 电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般只有几个皮法到几百 皮法，使传感器的输出阻抗很高，尤其当采用音频范围内的交流电源时，输出阻 抗高达 10810。因此传感器的负载能力很差，易受外界干扰影响而产生不稳定 现象，严重时甚至无法工作，必须采取屏蔽措施，从而给设计和使用带来极大的 不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高（几十兆欧以上） ，否则绝缘部 分将作为旁路电阻而影响仪器的性能（如灵敏度降低） ，为此还要特别注意周围的 环境如湿度、清洁度等。若采用高频供电，可降低传感器输出阻抗，但高频放大、 传输远比低频的复杂，且寄生电容影响大，不易保证工作十分稳定。 寄生电容影响大 传感器原理及工程应用论文 - 6 - 电容式传感器的初始电容量小，而连接传感器和电子线路的引线电缆电容 （12m 导线可达 800pF） 、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与其周围导体 构成的“寄生电容 却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容（如电 缆电容）常常是随机变化的，将使仪器工作很不稳定，影响测量精度。因此对电 缆的选择、安装、接法都有要求。 随着材料、工艺、电子技术，特别是集成技术的发展，使电容式传感器的优 点得到发扬而缺点不断地得到克服。电容式传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高 精度，在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。 传感器原理及工程应用论文 - 7 - 3. 电容式脉冲测水位传感器设计与实现 基于对现行 IEC 国际标准的质疑，在此，提出一种新型自动水位测控系统信 息结构的设计思路和理念： 在结构设计上打破了国内外延续多年的传统自动控制模式：彻底摘除控制 系统隐患的根源变送器。 用数字量取代模拟量直接进行信息传输，根除温漂、零漂及各种杂波干扰， 实现数字化水位自动监控系统。 采用电容传感器，摒弃传统检测方法，利用电容的开关特性，通过检测其 充放电时间来获取实时脉冲宽度。 控制系统设置标准的 420mA 输出和 485 接口输出，形成双重接口功能， 即适用于通用的模拟信号输出，又适用于目前国内外发展迅速的总线控制的对应 二次仪表接口形式。 3.1 系统结构设计 新型自动水位测控系统的信息结构如图 3-1 所示：从图 1-1 和图 3-1 的对比可 以看到：新型自动水位测控系统的信息结构与 IEC 国际标准信息结构不同之处在 于摒弃了以标准模拟量进行信息远传的变送器，使其在结构上发生了根本性的改 变，这种在监测现场摘除变送器的设计思路给水位监控系统减轻了经济负担和维 修压力，尤其是从根本上剔除了模拟量，实现了全数字水位信息系统，对解决此 前一系列自动化仪表系统中的瓶颈问题创造了一个全数字环境，突破这些难题后 给 CANBUS 总线打下了十分重要的基础。 图 3-1 自动水位测控系统结构 显示单元 水位参量 通讯通道 485 数字量 电容式传感器将 水位参量 h 直接 转换成数字量 集单片机数据采 集、LED 数显、 两位限位调控接 点输出及具有 485 通信接口和 420mA 扩展口 的终端 高端计算机监控系统 显示单元 软启动控制柜 传感器原理及工程应用论文 - 8 - 3.2 测控电路实施方案 图 3-2 所示，为数字化水位自动控制系统设计原理框图，设计思路为在与开 关电容传感器接口电路中，将水位参量 h 直接转换成具有与其相应宽度的脉冲系 列并通过调零网络后进入单片机的前向通道，将水位信息通过单片机的数据采集、 数据处理和数字滤波后在 LED 三位数显中显示出来，在系统后向通道中设有两个 扩展口，一个是 420mA 标准模拟远传信号，另一个为 485 通讯接口。此外，系 统可在量程内连续设定高低水位超限的界定值，并有相应的两个空接点输出。 图 3-2 测量电路原理图 八位水位 H 数字信息 420mA 输出 485 通 讯接口 开关电容传 感器 增益及零点 调节电路 1形 成电路 H形 成电路 时基 电路 逻辑 转换 串码/并码 转换电路 INT1 并口 AT89S52 轻触键 与数显 数据存储 器 74LS75 输出 传感器原理及工程应用论文 - 9 - 3.2.1 系统硬件及工作原理 如图 3-2 原理图所示，首先在传感器通道中将开关电容在被测液体由水位 H 所形成的相应电容量 CH，经由 555 所构成的单稳态触发器转换成相应系列脉冲宽 度 ，由 555 构成的单稳态触发器及工作波形如图 3-3 所示。 555 定时器的内部结构主要由 3 个阻值为 5 电阻组成的分压器、两个电 压比较器、基本 RS 触发器、放电 BJT T 以及缓冲器组成。 电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻 R 向电容 C 充电， 当 VC 上升到 2/3VCC 时，触发器复位，VO为低电平，放电 BJT T 导通，电容 C 放电，电路进入稳定状态。 若触发输入端施加触发信号(VI1/3VCC)，触发器发生翻转，电路进入暂稳 态，VO输出高电平，且 BJTT 截止。此后电容 C 充电至 VC=2/3VCC 时，电路又 发生翻转，VO为低电平，T 导通，电容 C 放电，电路恢复至稳定状态。如果忽略 的饱和压降，则 VC从零电平上升到 2/3VCC的时间，即为输出电压 VO的脉宽 tW。 输出脉冲宽度 tW，也就是暂稳态的维持时间，可以根据 VC的波形进行计算。 为了方便起见，对于图 3-3 的 VC的波形，将触发脉冲作用的起始时刻 t1作为时间 起点，于是有： VC(0+)VC(0-)0 (3-4) 根据 RC 电路零状态响应暂态过程的分析，可得电容元件两端的电压为： VC(t) VCCVCCe-t/RCVCC1e-t/RCVCC（1e-t/） (3-5) 当 ttW时，VC(t)VC(tW)2/3VCC，代入上式可求得： 图 3-3 555 构成单稳态触发器 传感器原理及工程应用论文 - 10 - VC(tW)2/3VCCVCC（1e-tW/） tWRCIn31.1RC (3-6) 此时所得到的脉冲宽度 tW是与适时水位高度的变化相对应的。 在传感器通道中除开关电容传感器在被测液 体由水位 H 所形成相应电容量 CH外，还有由信 号电缆所附加的电缆电容 C0，当使用电缆长度 L 确定后，C 0即为一常数。在两线制电路结构中传 感器电容量 CH与电缆电容 C0。的迭加是不可避 免的，事实上在传输电缆中传输的脉冲宽度是 (H0)的函数，即 1f（H0） ，这一 输出脉宽需经过一个消除电缆电容附加脉宽的电 路（可用异或门实现） ，就形成与水位 H 完全对 应的脉宽 Hf（H一 0） ，此时产生的脉宽 H与水位 H 相对应，随水位高度 H 的变化而发 生变化，如图 3-7 所示： 其数学模型为： 11.1R1（CHC0CA0） 01.1R0CB0 H1一 01.1R1（CHC0CA0）一 1.1R0CB0 当 R1确定后调节 R0使：1.1R1（CHC0CA0）一 1.1R0CB00 H1.1 R1 CH 式中 R1为调节量程电位器电阻；R0为调零电位器电阻；C0为电缆电容；CA0 为 1形成电路内置电容；CB0为 H形成电路内置电容。 时基电路主要由晶体振荡器、分频器组成。时基信号发生电路由石英晶振电 路产生。这里选用频率为 32.768MHZ 的晶振，分频器采用具有 14 级分频功能的 COMS 集成电路 CD4060。 时基电路主要用于产生各种标准时间信号。由于电子计数是基于被测信号的 时间与标准时间进行比较而进行测量的，其测量精度与标准时间有直接关系，因 而要求时基电路具有高稳定性和多值性。为了使时基电路具有足够高的稳定性， 时基信号源采用了晶体振荡器。由时基电路产生的时基和脉宽为 H的脉冲信号 分别输入到同一个两输入端与非门，其输出端即得到与水位高度 H 相对应的串行 数字信息。 这一数字信息经过由两个 74LS393（双四位二进制计数器）所组成计数器， 通过串码并码变换电路，将水位串码数据转换为 12 位并码后直接输入到 AT89S52 单片机对应并口线，单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数 值再由单片机读取。此时所传送的这些数据已变成液位高度的实时数据，因此对 图 3-7 H脉宽形 成原理图 传感器原理及工程应用论文 - 11 - 于计算机来讲，这些数据是不断变化的随机数据。为了使计算机能对数据进行采 集和处理，我们将 H脉冲信号延时后，利用其下降沿来触发中断。AT89S52 单 片机接到中断信号后即可采集到水位数据，并通过串口进行数据输出，驱动 进行数字显示并定时刷新。 新型自动水位测控单片机控制系统，通过采用串口输出方案，装备了轻触键 和 LED 的人机对话窗口，可连续进行两位调节高低水位设定，它的执行电路是通 过两个继电器空接点进行输出，完成开、停水泵控制。此外系统还设有 420mA 输出和 485 通讯接口两个扩展口，进行点群监控和数据信息的远传。 3.2.2 系统软件及工作原理 通过 C 变换电路将液位转换成 12bit 数码输入到 AT89S52，同时产生触 发信号促使 CPU 执行采集子程序，将采集的数据经过滑差滤波输出到 LED 显示， 并产生相应 420mA 的模拟量输出。通过键盘扫描子程序实现系统参数的设置， 其后存入 E2PROM。将采集到的液位与上限液位参数及下限液位参数比较，通过 继电器产生两路开关信号。使用本机提供的通信协议，可经过 RS485 总线与本 机进行通信。 系统上电后 LED 进行自检，读取 E2PROM 中的系统参数，并逐条显示，内 容包括软件版本；本机地址；通信波特率；量程；液位上限；液位下限。以上内 容显示完成后，开始数据采集，同时 LED 显示：-P-（表示等待） 。第一周期的液 位采集完成后，进行数字滤波处理，得到的数据送 LED 显示，此后每 100ms 读取 一次液位，显示一秒更新一次。 每隔 140ms 扫描 1 次键盘，读取键值。首次按下设置键，显示液位上限，再 次按下设置键，显示液位下限，依次为量程、本地地址、通信波特率、调试模式， 若再次按下设置键，重新回到显示液位上限。由移位键改变的设置数，可 以通过闪烁分辨出来。由加 1 键、减 1 键来改变 LED 的数值，每按 1 次，数值 1，也可按住不放，LED 数值连续改变。 每产生次新的液位，就用液位上限和液位下限与其比较，若超过上下限则 开始计时，秒内持续超限，则动作继电器，并返回继电器状态确保动作的执行。 液位上、下限各对应个继电器。 传感器原理及工程应用论文 - 12 - 4. 电容式脉冲测水位传感器技术指标与特点 新型自动水位测控系统主要采用了开关电容式传感器、信号传输用同轴电缆。 这种自动水位检测装置，突破了传统的自控系统结构，实现了全数字系统，彻底 摘除了引发系列隐患的根源变送器。 传感器技术指标: （1）传感器检测介质 水或其他导电液体介质 （2）传感器测量范围 020000mm 任选 （3）环境温度 指示仪表：540 传感器：40200 （4）传感器输出信号形式 开关电容直接输出，具有与水位相应宽度的脉冲信号 （5）精确度 1.5 级 （6）控制点、报警限 可在整个测量范围内连续设定 （7）环境空气相对湿度 传感器：5100 （8）传感器工作压力 1MPa （9）供电电源 AC220V10 频率 50HZ10 传感器测量系统特点： 传感器由聚氟导线束、铜裸线及 PVCB 自来水管等三部分组成的（开关） 电容式传感器。 传感器为两线制传感器 传感器内无微电子器件，故无需电源。 传感器的主体是绝缘导线束，无金属外壳，无微孔结构，彻底根除频发堵 塞微孔的故障，故更适用于污水和泥浆的物位检测 传感器主体是聚氟绝缘导线束，故其为耐强酸、碱的传感器 传感器原理及工程应用论文 - 13 - 聚氟绝缘导线工作环境温度为-40200故系统为耐高温传感器，非常适 用于石油、化工及野外作业的全天候传感器，传感器的电原理决定了作为 地线必须要与水直接接触，故系统传感器的地线直接接大地，这对防雷击 非常有利，尤其适于对水塔上的高位传感器 系统是免维护传感器，免维护期限不低于 5 年 系统的所有元器件均为无毒器材，故系统为绿色传感器 系统带有水位标尺，其最小刻度为 100mm 可在现场直读水位 传感器原理及工程应用论文 - 14 - 结论 本文对比分析了当前几种主要电容传感器的液位测控技术，并根据实际应用 中变送器所存在的技术缺陷，提出了一种切实可行的新型自动水位测控方案。其 在结构设计上打破了国内外延续多年的传统自动控制模式，是一种与现行国内外 普遍采用的（如型表）以或模拟信息进行变送输出且远 传的国际标准相悖的一种工业自动化测控系统羽。这种直接受控于终端的摘除 了变送器，现场无源、无微电子器件、无微孔结构、抗雷击、抗干扰的免维护本 安型自动化控制系统，突破了传统的自控系统结构摘除变送器，实现了数字 化系统，通过不断研发和实验改进，在以下几方面取得了突破性的成果。 在设计上研究实现三无一免：无源、无变送器、无