[发明专利]电容式数字物位传感器及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式物位传感器及其测量方法，具体来讲是一种通过两个电容极板感应测量物位的电容式数字物位传感器及其测量方法。

背景技术

现有电容式物位传感器的测量方法，是利用电容传感器将被测介质位置的变化转变为电容量大小的变化，然后根据电容的大小来求得相应物位的数值。由于引起电容变化的因素有很多，如电容极板面积的变化、电容极板间距的变化、电容极板间介质性质的变化等都将引起电容量的变化。电容式物位测量传感器有多种结构形式，如：适用于导电容器中盛放绝缘性材料，电容器为立式圆筒形结构，器壁为一极，沿轴线插入金属棒为另一极，其间构成的电容与物位成比例；又如，适用于非金属电容器结构，或虽为金属电容器但非立式圆筒形结构，物料为绝缘性的，这时在棒状电极周围用绝缘支架套装金属筒，筒上下开口，或整体上均匀分布多个孔，使内外物位相同。中央圆棒及与之同轴套筒构成两个电极，其间电容和电容器形状无关，只取决于物位。这种电极只用于液位，粉粒体容易滞留在极间；再如，用于导电性物料，但中央圆棒电极上包有绝缘材料，电容是由绝缘材料的介电常数和物位决定的，导电物料使器壁与中央电极间的距离缩短为绝缘层的厚度，物位升降相当于电极面积的改变。

上述几种电容式物位传感器的结构不同，但其测量方法的共同特点是都采用模拟量信号进行检测，即将测量物位的变化转变为测量电容大小的变化，而且要保证测量的电容值与物位成线性对应关系。然而在实际使用中，由于干扰电容大小的因素很多，很难保证这种线性关系，如所测物质成份不同，其介电常数就不同，导致所测电容不同；还有挂料的影响；再加上环境温度和湿度变化造成零点电容值的漂移，电容值的积累误差也会造成非线性等，这就会使一般电容式物位传感器在测量物位时会出现较大误差。

发明内容

本发明要解决的问题是现有电容式物位传感器及其测量方法，由于其结构及方法采用模拟量信号测量，导致在测量物位时存在误差较大的问题。

本发明的目的之一是物位传感器的数字化，该传感器是通过电容感应变化进行直接数字化物位测量。其输出直接可以和计算机相连，实现物位测量的全数字化。

本发明的目的之二是用该电容式数字物位传感器测量时，不同的介质可以通过电容变化来测量，即该传感器能够识别多种介质，应用范围较广。

基于上述问题和目的，实现本发明电容式数字物位传感器的技术方案是在绝缘的第一极板上设置有两个或两个以上的极板与第二极板构成两个或两个以上的电容器，由导线连接微电容检测集成电路及电源。

或是第一极板与绝缘的第二极板上设置有两个或两个以上的极板构成两个或两个以上的电容器，由导线连接微电容检测集成电路及电源。

或是绝缘的第一极板上设置有两个或两个以上的极板与绝缘的第二极板上设置有两个或两个以上的极板构成两个或两个以上的电容器，由导线连接微电容检测集成电路及电源。

本发明电容式数字物位传感器中，其两个或两个以上的极板是结构、形状相同并平行等距与另一极板对应排列而构成的极板；两极板间的纵向距离是1cm～500cm；其两极板的横向距离是两极板能够形成微电容感应的距离；其微电容检测集成电路是由振荡电路、检波电路、比较放大电路、整形电路和输出电路集成的多路微电容检测芯片。

本发明用于电容式数字物位传感器的测量方法，该方法是将电容式数字物位传感器固定设置在被测物料中，传感器的第一极板为电容器的一极，第二极板为另一极，第一极板分别与第二极板形成多个电容器，每个电容器有一个对应的微电容检测电路，每个电容器的电容量发生变化时会使其输出变为“0”或者是“1”，通过扫描电路统计所有微电容检测集成电路状态“0”或者是“1”的个数，即得准确的数字物位值。