[发明专利]电容型液面检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于液面检测领域，特别是涉及一种电容型液面检测装置及方法。

背景技术

目前，公知的电容型液面检测技术，利用液体-绝缘槽-地构成的电容对液面进行检测，通常被检测绝缘槽的容量都在数十公斤到数十吨之间，形成的电容值都较大，在数百PF以上，但是在医疗、化工、理化分析等领域内作为样本测试分析的液体一般都很少只在毫升级，作为容器试管等容量也很小，形成的电容一般都只有数P到10多P，利用现有的电容型液电面检测技术不能可靠检测，同时连线，液面探针驱动系统等对地构成的寄生电容也可达10多P乃至数十P且随机变化会掩盖有用信号，导致检测不准确。为了克服现有的电容型液电面检测技术不能可靠检测低电容液面的问题，必须解决液面探针驱动系统等对地构成的寄生电容进行自动补偿的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够准确地检测电容型液面的装置。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种能够进行自动补偿的电容型液面检测方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种电容型液面检测装置，包括探针、高频振荡器、第一单稳态触发器和第二单稳态触发器；所述探针的输出端连接所述第一单稳态触发器的第一信号输入端，所述高频振荡器的脉冲信号输出端连接所述第一单稳态触发器的第二信号输入端，同时所述高频振荡器的脉冲信号输出端还连接所述第二单稳态触发器的信号输入端；所述第一单稳态触发器的输出端连接减法器的第一输入端，所述第二单稳态触发器的输出端连接所述减法器的第二输入端；所述减法器的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器连接有比较器，所述低通滤波器输出电压信号给所述比较器；所述比较器用于将接收到的电压信号与参考电压信号进行比较，并输出电平信号。

采用以上技术方案，试管中的试样与试管、试管夹分别作为电容上电极、电容绝缘介质、电容下电极构成电容,当探针从上往下运动与液面接触时检测到该电容信号,在探针与液面接触前检测不到该电容信号，高频振荡器同时输出脉冲信号输出到第一单稳触发器和第二单稳触发器，第一单稳态触发器和第二单稳态触发器分别输出脉冲信号到减法器，减法器扣除寄生电容以进行自动补偿，然后减法器输出脉冲信号给低通滤波器，所述低通滤波器将脉冲信号转换成电压信号并输出给比较器，比较器将接收到的电压信号与参考电压信号进行比较，并输出电平信号，以此实现电容型液面的检测，由于能够扣除电路中的寄生电容，极大的提高了电容型液面的检测准确率，同时高频振荡器能够在低电容检测时获取较高电平的有用信号，并且能够可靠地检测到低电容型液面。

进一步的，还包括单片机；所述单片机的输出端连接所述比较器的参考电压输入端，所述单片机的输入端连接所述比较器的信号输出端，单片机输出参考电压给比较器，同时单片机接收比较器输出的电平信号，单片机能够根据需要设定参考电压值并将接收到的电容型液面检测信息进行保存和处理，提高了本方案的扩展性能。

本发明还提供了一种电容型液面检测方法，包括以下步骤：

步骤一、探针与液面接触，并将检测到的电容值发送给第一单稳态触发器；高频振荡器同时输出第一脉冲信号到第一单稳态触发器和第二单稳态触发器；

步骤二、第一单稳态触发器输出第二脉冲信号给减法器，第二单稳态触发器输出第三脉冲信号给所述减法器；所述减法器将所述第二脉冲信号减去所述第三脉冲信号，得到扣除寄生电容后的第四脉冲信号；

步骤三、所述减法器输出第四脉冲信号给低通滤波器；所述低通滤波器将接收到的脉冲信号转换为电压信号并输出给比较器；

步骤四、所述比较器将接收到的电压信号与参考电压进行比较，根据比较结果的不同输出不同的电平信号。

采用以上技术方案，第一单稳态触发器检测到液面电容和寄生电容，第二单稳态触发器检测到寄生电容，减法器将第一单稳态触发器输出的脉冲信号减去第二单稳态触发器输出的脉冲信号，然后输出给低通滤波器，当加在第一单稳态触发器和第二单稳态触发器输入端的寄生电容相等时，低通滤波器输出的直流电压与与高频振荡器的频率成正比，低通滤波器输出的直流电压与加在第一单稳态触发器和第二单稳态触发器输入端的寄生电容无关。由于电路难以做到理想的完全对称，再加上系统噪声及干扰的影响此时低通滤波器仍然有少量干扰电压信号产生，由于减法器将第一单稳态触发器输出的脉冲信号减去第二单稳态触发器输出的脉冲信号，因此极大的降低了该干扰电压信号，该干扰电压信号远小于有用电压信号，极大的提高了电容型液面的检测准确度。