汽车油箱液位测量

测试技术课程设计

、设计题目：汽车油箱液位检测专业

班级

学生

指导教师

2012 年秋季学期

目录

第一章引言 (3)

1.1研究问题提出及意义 (3)

1.1.1 研究问题的提出 (3)

1.1.2 研究的意义 (3)

1.2 国内外相关传感器研究现状 (3)

1.2.1 光钎压力传感器 (3)

1.2.2 电容式真空压力传感器 (4)

1.2.3 耐高温压力传感器 (4)

1.2.4 硅微机械加工传感器 (4)

1.2.5 具有自测试功能的压力传感器 (4)

1.2.6本文研究的任务 (4)

第二章汽车油箱中的传感器 (5)

2.1液位传感器 (5)

2.1.1 弹簧开关式液位传感器 (5)

2.1.2 热敏电阻式液位传感器 (5)

2.1.3 可变电阻式液位传感器 (6)

2.2汽车油箱液位监测 (7)

2.2.1 概述 (7)

2.2.2 电路工作原理 (8)

2.3 汽车油箱检测报警器 (9)

2.3.1 概述 (9)

2.3.2 系统方案图 (10)

2.3.3 工作原理 (10)

2.4 电阻应变式传感器的设计应用 (11)

2.4.1电阻式应变传感器组成 (11)

2.4.2电阻式应变传感器的优点与缺点 (12)

2.4.3电阻式应变传感器的工作原理 (12)

2.4.4电阻式应变传感器在汽车油箱液位检测中的应用 (12)

传感器原理及其应用汽车油箱液位测量

2.4.5汽车油箱液位显示电路 (14)

第三章设计总结 (14)

参考文献 (14)

1.引言

1.1 研究问题提出及意义

1.1.1问题的提出

在汽车使用中，对于油箱中油量的检测是十分必要的。因为，如果司机不能及时的了解油箱的油量，就会对出行造成很大的麻烦。而且，油箱的泄漏也会造成极大的能源和经济上的浪费，尤其对像我国一样能源非常紧俏的国家，问题显得尤为突出。所以对于油箱密封性的检测有很重大的实际意义和经济效益。此外，可以设定不同的测试条件，并自动进行合格和不合格的判断。针对由于汽车油箱的各种问题，包括油箱爆炸、汽油油量测量不准确等问题，进行的研究。

1.1.2研究的意义

进行此项研究，旨在尽量减少由于汽车油箱的各种问题所造成的各种事故，以汽油油量测量不准确为主开展此项研究，主要是对于传感器的应用研究，使得传感器的应用得以扩展，开发新式的测量方式。放眼国内外，现在对于油量的测量，主要用到的传感器有光钎压力传感器、电容式真空压力传感器、耐高温压力传感器、硅微机械加工传感器、具有自测试功能的压力传感器。

1.2国内外研究现状

从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。

1．2.1 光纤压力传感器

这是一类研究成果较多的传感器,但投入实际领域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受压力作用时的形变与反射光强度相关的特性,由硅框和金铬薄膜组成的膜片结构中间夹了一个硅光纤挡板,在有压力的情况下,光线通过挡板的过程中会发生强度的改变,通过检测这个微小的改变量,我们就能测得压力的大小。这种敏感元件已被应用与临床医学,用来测扩张冠状动脉导管气球内的压力。可预见这种压力传感器在显微外科方面一定会有良好的发展前景。

1．2.2 电容式真空压力传感器

E + H公司的电容式压力传感器是由一块基片和厚度为0. 8～2. 8mm的氧化铝(Al2O3) 构成,其间用一个自熔焊接圆环钎焊在一起。该环具有隔离作用,不需要温度补偿,可以保持长期测量的可靠性和持久的精度。测量方法采用电容原理,基片上一电容CP位于位移最大的膜片的中央,而另一参考电容CR 位于膜片的边缘,由于边缘很难产生位移,电容值不发生变化,CP 的变化则与施加的压力变化有关,膜片的位移和压力之间的关系是线性的。遇到过载时,膜片贴在基片上不会被破坏,无负载时会立刻返回原位无任何滞后,过载量可以达到100 %,即使是破坏也不会泄漏任何污染介质。因此具有广泛的应用前景。

1.2.3 耐高温压力传感器

新型半导体材料碳化硅(SiC)的出现使得单晶体的高温传感器的制作成为可能。Rober. S.Okojie报导了一种运行试验达500 ℃的α(6H)SiC压力传感器。实验结果表明,在输入电压为5V ,被测压力6.9MPa的条件下,23500 ℃时的满量程输出44.66～20.03mV ,满量程线度为20.17 % ,迟滞为0.17 %。在500 ℃条件下运行10h ,性能基本不变,在100 ℃500℃两点的应变温度系数(TCGF),分别为20.19 %/℃和- 0.11%/℃。这种传感器的主要优点PN结泄漏电流很小,没有热匹配问题以及升温不产生塑性变型,可以批量加工。Ziermann ,Rene 报导了使用单晶体n型β-SiC材料制成的压力传感器,这种压力传感器工作温度可达573K,耐辐射。在室温下,此压力传感器的灵敏20.2muV/ VKPa。

1.2.4 硅微机械加工传感器

在微机械加工技术逐渐完善的今天,硅微机械传感器在汽车工业中的应用越来越多。而随着微机械传感器的体积越来越小,线度可以达到1～2mm ,可以放置在人体的重要器官中进行数据的采集。Hachol ,Andrzej ;dziuban ,Jan Bochenek报导了一种可以用于测量眼球的眼压计,其膜片直径为1mm。在内眼压为60mmHg时,静态输出为40mV ,灵敏度系数比较高。

1.2.5 具有自测试功能的压力传感器

为了降低调试与运行成本,Dirk De Bruyker 等人报导了一种具有自测试功能的压阻、电容双元件传感器,它的自测试功能是根据热驱动原理进行的,该传感器尺寸为 1.2mm ×3mm×0.5mm ,适用于生物医学领域。

1.2.6本文研究的任务

针对由于汽车油箱的各种问题，包括油箱爆炸、汽油油量测量不准确等问题，进行的研究。旨在发现不同的传感器在汽车上的应用，拓展传感器的应用范围，创新出传感器在

传感器原理及其应用汽车油箱液位测量

油量测量方面的新应用。

2.汽车油箱中的传感器

2.1液位传感器

2.1.1浮子弹簧开关式液位传感器

这种传感器是由树脂圆管制成的轴和可沿轴上下移动的换状浮子组成的。圆管状轴内装有由易磁化的强磁性材料制成的触点（笛簧开关），浮子内嵌有永久磁铁。笛簧开关的内部是一对很薄的金属触头，随浮子位置的不同触头之间或者闭合，或者断开，由此就可以判定出液量是达到规定量，还是少于规定量。

2.1.2 热敏电阻式液位传感器

由于热敏电阻对液位反应敏感，所以可利用热敏电阻式液位传感器检测汽油、柴油的油位。这是利用了热敏电阻上加有电压时，就有微小的电流通过，在电流的作用下，热敏电阻自身就要发热这一性质。热敏电阻的温度特性如图1所示。当热敏电阻置于油中时，因为其上的热量容易散出，所以热敏电阻的温度不会升高而是其阻值增加；反之，当油量减少，热敏电阻暴露在空气中时，因为其上的热量难以散出所以热敏电阻的阻值降低。用热敏电阻与指示灯等组成电路，如图2所示，通过指示灯的亮、灭，就可以判断燃油量的多少。

图1 热敏电阻的温度特性

图2 热敏电阻式液位传感器电路

2.1.3 可变电阻式液位传感器

可变电阻式液位传感器是浮子、内装滑动电阻的本体以及连接这两者的浮子臂构成，如图3所示，浮子可随液位上下移动，这时滑动臂就在电阻上滑动，从而改变搭铁与浮子之间的电阻值，利用这一阻值变化来控制回路中电流的大小，并在仪表上显示出来。

图3 可变电阻式液位传感器

传感器原理及其应用汽车油箱液位测量

2.2汽车油箱液位检测

2.2.1概述

本文介绍的油量指示器可随时监视油箱，当存油量低于规定油位时就通过LED指示器通知你，并在接近危险油位时发出可闻警报。燃油检测系统由装在油箱上的漂浮传感器和电流表（油表）组成。浮漂物驱动的传感器连接至油箱内部的变阻器，变阻器在油箱变空时呈高电阻，在油箱变满时电阻减小。

2.2.2电路工作原理

燃油监视电路的工作过程是：通过检测油表两端的电压变化，在油箱几乎要变空之前激活蜂鸣器。电路的A点连接至油箱的内端子，B点与车身相连。指示电路由运放芯片CA3140（IC1）、两块555定时器芯片（IC2和IC3）和十进计数器CD4017（IC4）组成。IC1接成电压比较器，其反相输入端②连接基准电压，同相输入端③脚则通过R1连接至油表输入端，抽取出变化的电压。当③脚电压高于②脚电压时，IC2的输出变高，使绿色，LED （LED1）发光，这一状态一直维持到③脚电压低于②脚电压时为止。③脚电压变低后，IC1输出从高至低，经C1送出一负脉冲去触发单稳电路IC2。IC2触发后，其输出变高，并维持由R5和C2决定的一段单稳时间，大约为4分钟。IC2的输出经二极管D2对弛张振荡器IC3供电，其振荡由R6、R7、VR2和C4控制。从图中元件值计算，振荡时接通时间为27秒，断开时间为18秒。IC3的输出脉冲送至IC4的时钟输入脚，其输出也随着输入脉冲逐个变高。当电路接通时，如果车辆油箱里燃油足够，LED1和LED2便发光。当燃油在最低存油线以下时，IC1的输出变低，LED1熄灭，同时IC2的②脚收到负脉冲，IC2的输出变高并维持4秒左右时间，在这段时间里，IC4的脚从IC3的输出接收时钟脉冲（由低至高）。第一个脉冲输入后，IC4的Q0输出变高，表示安全油位的绿色指示灯LED2发光约50秒。第二个脉冲输入后，IC4的Q1输出变高，表示低油位的黄色指示灯LED3发光约45秒，同时电路发出音频警报，提醒你燃油即将用完。第三个脉冲输入后，LED3熄灭，蜂鸣器停止鸣叫。从此刻至Q5输出变高之前还有2分半钟的间隙。到Q5输出变高时，表示最低油位的红色指示灯LED4发光约4分钟，此后，IC3供电中断。Q5的输出状态不变，一直维持到其脚又收到下一个由低至高的时钟输入为止。所以LED4将一直发光，蜂鸣器也一直鸣叫，这表示汽车燃油马上就要耗完。IC4的Q6输出经D3连接至其复位脚，这表示从Q5变高之时起，计数总是从O0开始。C5用作在S1合上时对IC4复位。IC1的输出也经D1连

接至IC4的复位脚，因此只要油箱内的油量在最低油位以上，LED2总是发光，指示油箱中的油量足够。电路装好后调整VR1使IC1②脚上的电压降至1.5V为止。在A点连接至油表接漂浮传感器的一端后，绿色指示灯LED1和LED2发光，表示燃油量正常。VR2可用来设定IC3的接通时间在20秒左右。

图4 工作电路的整体电路图

2.3汽车油箱检测报警器

2.3.1概述

本次设计系统以 AT89S52 为核心，当测量液面超过设定的液面上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警显示稳定，从而达到自动报警的功能。随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测提出了更高的要求。而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系统的控制中来。本文介绍了用液位检测集成芯片LM1042 和 A/D 转换芯片 A/D574A，以及 AT89C51 单片机作为主控元件的液位检测的原理、电路及监控程序。用 LM1042 液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测具有更高的智能性。

传感器原理及其应用汽车油箱液位测量

2.3.2.系统方案框图

图5 系统方案框图

2.3.3.工作原理

当液位高于X1(X1<800mm) 时，鸣响振铃并点亮红色LED灯 ,液位低于X2(X2>0)时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯；当液位处于X1和X2之间时，点亮绿色LED灯。如下图

图6 报警部分电路图

2.4电阻应变式传感器的设计应用

2.4.1电阻应变式传感器组成

电阻应变式传感器（straingauge type transducer ）以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。

导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。

传感器原理及其应用 汽车油箱液位测量

)(4

34211R R R R R R E +-+=)

)((43214231R R R R R R R R E ++-?=3421R R R R =[]

[][])()()()()()(22R R R R R R R R E R R R R uo ?-+?+?-+?+?--?+=E R

R ??=直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。

下图为一直流供电的平衡电阻电桥，in E 接直流电源E ：

图7 直流供电的平衡电阻电桥电路图

当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。

当忽略电源的内阻时，由分压原理有：

AD AB BD o u u u u -==

= （2.2） 当满足条件R1R3=R2R4时，即

（2.3） o u =0，即电桥平衡,式（2.3）称平衡条件。

应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。

若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R ，R4=R+△R,按式（2.2），则电桥输出为

E k ε= (2.4)

应变片式传感器有如下特点：

（1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。

（2）分辨力和灵敏度高，精度较高。

（3）结构轻小，对试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。

2.4.2电阻式应变传感器的优点与缺点

常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器（见转矩传感器）、应变式位移传感器（见位移传感器）、应变式加速度传感器（见加速度计）和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。 2.4.3电阻式应变传感器的工作原理

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

2.2.4电阻式应变传感器在汽车油箱液位检测中的应用

电阻应变式传感器的工作原理图 压力 压力传感器 放大电信号

A/D 转换

压力信号 单片机

传感器原理及其应用汽车油箱液位测量

图8 汽车油箱结构图

1—吸油管 2—网式过滤器 3—回油管 4—油箱顶盖 5—油面指示器

6、8—隔板 7—放油塞 9—金属箔片电阻应变片

工作原理：如图8所示，当油箱中储有汽油时，对底部产生一定的压力，即对金属应变片（9）产生应变力，使得其电阻值发生改变。经过仪器测量出其阻值变化，并将其转化为电信号并做相应的放大处理，经单片机处理后输出在仪表上。油箱中其他部分结构及原件，包括防爆装置等。

2.4.5汽车油箱液位显示电路

单片机输

出信号

R

油量表

E

R’

图9 汽车油箱液位显示电路

3.设计总结

我的研究题目是汽车油箱液位的检测。经过将近两周的课程设计，我上网、看书查阅资料，了解了汽车油箱的内部结构，传感器现阶段国内外的应用研究，同时也知道了几种液位传感器的工作原理，并且自己应用电阻应变式传感器设计测量电路，实现对汽车油箱液位的检测。在查询资料的过程中，我学会了对于文献、期刊的搜索、阅读，并且快速找到自己所需要的资料，从中提取自己所用的信息，整合。

参考文献

①方锡邦; 张路; 张肖康; 张敏; 黄万顺; 汪长根; 汪知望《车用燃油箱油位传感器》

②裴家华; 郝娟; 陶兵文《汽车油箱(L41AA)》

(完整版)液位检测与控制试验系统设计..

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武汉理工大学 毕业设计（论文） 基于力控的液位测量控制系统的设计 学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

摘要 油罐在石油化工工业生产及贮油方面具有不可忽视的作用，既然这样，油罐的液位测量就显得非常重要。本论文在对比国内外相关课题后，提出了一套完整的油罐液位系统测量方案。该系统采用可编程控制器（PLC）的电源模块，CPU模块及模拟、数字的输入、输出模块作为硬件，并将其相互连接达到液位和温度的测量及显示作用，同时利用Pro-32程序作为该系统的软件对其进行温度信号的采集和液位信号的测量。最后，再应用力控软件对该系统进行仿真。 该系统包括三套液位测量装置，在本次设计中应用小型以太网联接在一起，达到分散设备，集中控制的目的。 关键词：液位测量 PLC 以太网

Abstract Oilcan has the function that have to can't neglect in petroleum chemical engineering industry production and the oil of storing, since like this, the measures liquid of the oilcan and then seem to be very important.My thesis put forward a set of complete oilcans liquid system diagraph project after contrasting domestic and international and related lesson.The system supply power model,CPU model and analog,digital input,output model as its hardware,combining its mutually connection to attain the liquid a diagraph with manifestation function of temperature, combining exploitation procedure Pro-32 conduct and actions that system of the programmable controller( PLC) in adoption in the system proceed the temperature signal collects with the diagraph of the liquid a signal.Finally, then the applied dint really control the software to proceed to imitate to the system. The system includes three sets of equipment for measuring liquid device, in this design They are connected together by applied small scaled ether net, and get dispersion equipments, concentrating control. Key phrase: The liquid measures The PLC Ether net

汽车油箱液位检测简介参考资料

殷经理，您好： 很高兴能够结识您，也希望能和您合作更快的推动这个产品。 我公司的“视界翊尧电子技术开发中心”主要从事光电传感技术的开发和推广应用，包括各种光电开关、光电传感器、光纤传感器、桩考仪车辆探测器，最近又刚刚成功开发出照射距离超过500米的远距红外夜视光源。 朋友向您介绍的光纤油位传感器，我是从去年开始动手搞，当时有朋友说目前重型载重汽车上所用的油位传感器仍是浮子式的，在颠簸的路面上，使用寿命只有几个月，大部分时候司机完全凭经验估算油量，很不方便，如果能搞一种新的传感器，使寿命大为延长，即便是稍微贵一点，用户也是接受的。 在使用原理的选择中，光纤传感器应该是最为优越的，首先它是纯固态传感器，没有活动件，使由颠簸引起的损坏问题不复存在，更由于它优秀的防爆性能，同样能用于加油站的液位检测。 经过几个方案的反复摸索，确认了现在的方案，于年中时做出样机进行试验，试验结果很好，达到了设定的效果，油面的变化被很灵敏地反映于电压的变化上。后面的要做的工作只剩下与现有仪表的接口上面了，但在讨论推广方法时，我们感觉就是，要说服汽车制造厂家改动设计恐怕是相当不易，近一段时间又有其他事情在忙，这件事也就暂时放了一下。 与您的相识，我想，可能会给我们一些新的思路。 后面是简单的示意，也希望和您一起探讨，望不吝赐教。 谢谢！ 黄辉 2008-11-27 油箱液位检测简介 光纤液位传感器是基于各种介质的光学性质在界面处的变化进行检测，再将这个变化转化为电信号的变化，进而显示（或远传）在仪表上。 它有如下特点： 1、由于检测的是光学量，只有光信号进入油箱，所以防电磁干扰、防爆等级是本安防爆。 2、没有任何活动零件，仅需将检测杆插入油箱即可检测液位，可靠性高、抗震性好，不怕 振动和冲击，尤其对越野汽车及载重卡车等经常行驶于复杂颠簸路面的车辆，相较于其它类型传感器，寿命大大延长。 3、使用、安装简单，只须和油箱法兰盘相连即可。 示意图： 1）显示电缆插头 2）显示电缆

常用20种液位计工作原理

本文通过对常用20种液位计工作原理的解读,从各液位计安装使用及注意事项的分析，来判断液位计可能出现的故障现象以及如何来处理,系统的了解液位计，从而为遇到工况能够在选择液位计上,做出准确的判断提供依据。常见液位计种类1、磁翻板液位计２、浮球液位计3、钢带液位计４、雷达物位计5、磁致伸缩液位计6、射频导纳液位计７、音叉物位计8、玻璃板／玻璃管液位计9、静压式液位计1０、压力液位变送器11、电容式液位计12、智能电浮筒液位计13、浮标液位计1４、浮筒液位变送器１5、电接点液位计16、磁敏双色电子液位计1７、外测液位计1８、静压式液位计19、超声波液位计20、差压式液位计(双法兰液位计)常用液位计的工作原理1、磁翻板液位计磁翻板液位计:又叫磁浮子液位计,磁翻柱液位计。原理：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板,使红白翻柱翻转１8０°,当液位上升时翻柱由白色转为红色,当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。2、浮球液位计浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球(简称浮球)在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器(磁簧开关）作用,使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化,进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。3、钢带液位计它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时,原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下,将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置(浮子）根据液位的情况带动钢带移动,位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动,进而作用于计数器来显示液位的情况。4、雷达液位计雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表,雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将距离信号转化为物位信号。5、磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流,该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子,此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时,浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲,这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。6、射频导纳液位计射频导纳料位仪由传感器和控制仪表组成，传感器可采用棒式、同轴或缆式探极安装于仓顶。传感器中的脉冲卡可以把物位变化转换为脉冲信号送给控制仪表，控制仪表经运算处理后转换为工程量显示出来，从而实现了物位的连续测量。7、音叉物位计音叉式物位控制器的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉与被测介质相接触时,音叉的频率和振幅将改变,这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号。８、玻璃板液位计(玻璃管液位计)玻璃板式液位计是通过法兰与容器连接构成连通器,透过玻璃板可直接读得容器内液位的高度。9、压力液位变送器压力式液位计采用静压测量原理，当液位变送器投入到被测液体中某一深度时,传感器迎液面受到的压力的同时,通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Pｏ与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Ｐo，使传感器测得压力为：ρ.g．H，通过测取压力Ｐ,可以得到液位深度。10、电容式液位计电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内,金属棒作为电容的一个极,容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε２不同,比如:ε１>ε2,则当液位升高时，电容式液位计两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降,ε值减小，电容量也减小。所以,电容式液位计可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。11、智能电浮筒液位计智能电浮筒液位计是根据阿基米德定律和磁藕合原理设计而成的液位测量仪表，仪表可用来测量液位、界位和密度，负责上下限位报警信号输出。１2、浮标液位计它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下,将通过钢带(绳)的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子)根据液位的情况带动钢带（绳）移动,位移

液位控制系统

基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统 （青海大学化工学院 2009年10月22日魏国强邮编：810016 关键字：智能仪表液位控制串联双容水箱） 中文摘要：本文提出了一种利用智能仪表AI808对串联双容水箱液位 进行串级控制，以MCGS组态软件实现上位机对现场进行实时组态、 监控的方法。 1.本题目设计的目的与意义 1.1本题目设计的目的 串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水 箱水位的控制中，进水首先进入第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时 间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。本 系统就是为解决这种缺陷而设计。 1.2本题目设计的意义 串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控 制作用，可以大大克服系统的容积延迟。采用两步整定法，通过MCGS 组态软件对整定过程及曲线进行实时监控，直至达到主、副回路的最 佳整定参数。 2.液位控制系统在我国的发展现状和未来 2.1液位控制系统在我国的发展现状 随着生产水平和科学技术的不断发展,现代控制系统的规模日 趋大型化、复杂化,对设备和被控系统安全性、可靠性和有效性的要 求也越来越高。为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提

高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。近几十年来，液位控制系统已被广泛使用，在其研究和发展上也已趋于完备。在轻工行业中，液位控制的应用非常普遍，从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。凡举蓄水池,污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统正是具有这种功能。 2.2液位控制系统的未来 在构建液位控制系统的过程中，我们得知实际操作的变异性存在其中，因此如何分析、调整及改良便是我们日后所要着重的要点。而在完成传统的PID操作控制系统后，未来我们更将利用Genetic Algorithms 找出最好的参数并建构在液位控制系统。且比较加入智能型控制后的系统与传统 PID是否会有性能上的差异。近年来液位控制系统取得了很大进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超声波液位仪、雷达液位仪、光电液位开关等，这些控制器利用无线电波的折射及反射原理。光线在两种介质的分接口将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面。这两种分

油箱液位测量仪设计

摘要 随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测提出了更高的要求。而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到油位系统的控制中来。本文介绍了用液位检测集成芯片LM1042和A/D 转换芯片A/D574A，以及AT89C51单片机作为主控元件的油位检测的原理、电路及监控程序。用LM1042液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测具有更高的智能性。 关键词：电子技术,油位检测，智能性

目录 1.系统方案设计 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 系统总体功能概述 (1) 2 硬件部分设计 (2) 2.1核心芯片的选择 (2) 2.2硬件原理图 (6) 3 软件部分设计 (11) 3.1 软件功能概述 (11) 3.2 主程序设计 (11) 3.3 定时器T0中断服务程序 (11) 3.4 A/D转换子程序 (13) 3.5 LED显示子程序 (14) 4 结论 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 附录 (18)

1.系统方案设计 1.1 概述 本次设计系统以AT89C51 为核心，当测量液面超过设定的液面上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警显示稳定，从而达到自动报警的功能。随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测提出了更高的要求。而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系统的控制中来。本文介绍了用液位检测集成芯片LM1042 和A/D 转换芯片A/D574A，以及AT89C51 单片机作为主控元件的液位检测的原理、电路及监控程序。用LM1042 液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测具有更高的智能性。 1.2 系统总体功能概述 该系统以AT89C51作为核心控制部件，外加传感器。一片A/D转换芯片和一片数码管驱动芯片来完成系统的预期任务，即液位的检测、显示和超限报警。LM1042外接的热阻探针温度的变化依赖于周围材料的热阻的大小，而空气和液体的热阻大小有很大差别，从而可以根据探针在液体中的深度不同时电阻的不同检测出液位的深度信息，由LM1042内部转换电路网络转换为与液位成线性关系的电压信号，再由12位逐次逼近型A/D转换芯片AD574A将模拟信号转换为数字信号，实现液位信息的输入，AT89C51从AD574A读取液位信息后

20种液位计工作原理及常见故障分析

20种液位计工作原理及常见故障分析 摘要：本文通过对常用20种液位计工作原理的解读，从各液位计安装使用及注意事项的分析，来判断液位计可能出现的故障现象以及如何来处理，让仪表人系统的了解液位计，从而为遇到工况能够在选择液位计上，做出准确的判断提供依据。 常见液位计种类 1、磁翻板液位计 2、浮球液位计 3、钢带液位计 4、雷达物位计 5、磁致伸缩液位计 6、射频导纳液位计 7、音叉物位计 8、玻璃板/玻璃管液位计 9、静压式液位计 10、压力液位变送器 11、电容式液位计 12、智能电浮筒液位计 13、浮标液位计 14、浮筒液位变送器 15、电接点液位计 16、磁敏双色电子液位计 17、外测液位计 18、静压式液位计 19、超声波液位计 20、差压式液位计（双法兰液位计） 常用液位计的工作原理

1、磁翻板液位计 磁翻板液位计：又叫磁浮子液位计，磁翻柱液位计。 原理：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。 2、浮球液位计 浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。

液位自动控制系统分析

二．系统分析 2.1系统工作原理 浮球杠杆式液位自动控制系统原理示意图 工作原理：当电位器电刷位于中点位置时，电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等，从而液面保持在希望高度上。一旦流入水量或流出水量发生变化，水箱液面高度便相应变化。例如，当液面升高时，浮子位置亦相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的流量减少。此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，知道电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度，反之，若水箱液面下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入的水量，使液面升到给定的高度。

2.2系统分解 水位自动控制系统由浮子，杠杆，直流电动机，阀门及水箱控制部分构成。根据不同的需要可以对各部分进行不同的设计。该系统结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 液位控制系统原理方框图如下所示： 图2 2.3．数学模型 2.3.1浮子、杠杆、电位计（比例环节） 浮球杠杆测量液位高度的原理式 U o=U 总 b??al 式中Uo为电位计的输出电压，U 总 为电位计两端的总电势，b a为杠杆的长度比，??为高度的变化，l为电位计电阻丝的中点位置到电阻丝边缘的长度。 则：

G1s=K1 2.3.2微分调理电路（微分环节） 由于水面震荡，导致浮子不稳定，在电位计的输出电压与电动机的输入端之间接一个微分调理电路，对输入的电压进行调理传递函数为 G2s=K2s 2.3.3电动机（惯性环节） 查资料知电动机的传递函数： G3s= K3 Ts+1 2.3.4减速器（比例环节） 这是一个比例环节，增益为减速器的减速比。 故，传递函数为 G4s=K4 2.3.5控制阀（积分环节） 这是一个积分环节， 故，传递函数为 G5s=K5 s 2.3.6水箱（积分环节） 这是一个积分环节，实际液位Y是流入量Q in与流出量Q out的差值?Q对时间t的积分。

液位自动控制系统方案

等级: 课程设计 课程名称电气控制与PLC课程设计 课题名称液位自动控制系统设计与调试 专业 班级 学号 姓名 指导老师

电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师 课程设计时间 教研室意见审核人： 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程围的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表

汽车油箱液位测量

测试技术课程设计 、设计题目：汽车油箱液位检测专业 班级 学生 指导教师 2012 年秋季学期

目录 第一章引言 (3) 1.1研究问题提出及意义 (3) 1.1.1 研究问题的提出 (3) 1.1.2 研究的意义 (3) 1.2 国内外相关传感器研究现状 (3) 1.2.1 光钎压力传感器 (3) 1.2.2 电容式真空压力传感器 (4) 1.2.3 耐高温压力传感器 (4) 1.2.4 硅微机械加工传感器 (4) 1.2.5 具有自测试功能的压力传感器 (4) 1.2.6本文研究的任务 (4) 第二章汽车油箱中的传感器 (5) 2.1液位传感器 (5) 2.1.1 弹簧开关式液位传感器 (5) 2.1.2 热敏电阻式液位传感器 (5) 2.1.3 可变电阻式液位传感器 (6) 2.2汽车油箱液位监测 (7) 2.2.1 概述 (7) 2.2.2 电路工作原理 (8) 2.3 汽车油箱检测报警器 (9) 2.3.1 概述 (9) 2.3.2 系统方案图 (10) 2.3.3 工作原理 (10) 2.4 电阻应变式传感器的设计应用 (11) 2.4.1电阻式应变传感器组成 (11) 2.4.2电阻式应变传感器的优点与缺点 (12) 2.4.3电阻式应变传感器的工作原理 (12) 2.4.4电阻式应变传感器在汽车油箱液位检测中的应用 (12)

2.4.5汽车油箱液位显示电路 (14) 第三章设计总结 (14) 参考文献 (14) 1.引言 1.1 研究问题提出及意义 1.1.1问题的提出 在汽车使用中，对于油箱中油量的检测是十分必要的。因为，如果司机不能及时的了解油箱的油量，就会对出行造成很大的麻烦。而且，油箱的泄漏也会造成极大的能源和经济上的浪费，尤其对像我国一样能源非常紧俏的国家，问题显得尤为突出。所以对于油箱密封性的检测有很重大的实际意义和经济效益。此外，可以设定不同的测试条件，并自动进行合格和不合格的判断。针对由于汽车油箱的各种问题，包括油箱爆炸、汽油油量测量不准确等问题，进行的研究。 1.1.2研究的意义 进行此项研究，旨在尽量减少由于汽车油箱的各种问题所造成的各种事故，以汽油油量测量不准确为主开展此项研究，主要是对于传感器的应用研究，使得传感器的应用得以扩展，开发新式的测量方式。放眼国内外，现在对于油量的测量，主要用到的传感器有光钎压力传感器、电容式真空压力传感器、耐高温压力传感器、硅微机械加工传感器、具有自测试功能的压力传感器。 1.2国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 1．2.1 光纤压力传感器 这是一类研究成果较多的传感器,但投入实际领域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受压力作用时的形变与反射光强度相关的特性,由硅框和金铬薄膜组成的膜片结构中间夹了一个硅光纤挡板,在有压力的情况下,光线通过挡板的过程中会发生强度的改变,通过检测这个微小的改变量,我们就能测得压力的大小。这种敏感元件已被应用与临床医学,用来测扩张冠状动脉导管气球内的压力。可预见这种压力传感器在显微外科方面一定会有良好的发展前景。

液位控制系统设计

《计算机控制技术》课程作业 单片机水槽液位控制系统设计报告题目名称 机电与质量技术工程学院 学院 专业 班级 学号 姓名 2017年 5月25日

单片机水槽液位控制系统设计报告 一：选题的实际意义 现在的工业生产最大的一个特点就是自动化，已经是取代了之前的人工化的，在这样的一个过程当中有很多的特点，也就是说我们要实现这样的一点的话，那就需要很多的高科技的仪器来满足了，这点是非常的值得肯定的，因为多数的时候，我们要是能够真正的将我们的工业化的生产做好的话，那是非常的困难的，在某种程度上面可以说，比起其他的一些工业生产来，是比较的困难的多的。所以的话，有许多的精密的仪器需要运用到，比如说，液位控制器是我们常见的一种。而在液位控制器的话，有一个非常的多的特点，就是他的使用范围上面是非常的广泛的，几乎是覆盖了各行各业里面的，所以的话，在现在的话，有很多的行业都有这样的一个特点，就是说要实现自动化的过程，那么这样的一个仪器，那是要用到的了。此次我们本次要设计的就是基于单片机的水槽液位控制系统。 二：该计算机控制系统的目的 根据水槽液位的高低变化来控制水泵的启停，从而达到对水槽液位的控制目的。在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。同时，通过水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。

三：计算机控制系统达到的效果 自动控制水槽水位高度。当水槽液位下降至B点或B点以下时水泵被启动；水槽液上升，当液位到达C点时，水泵停止运行；当液位处于B点与C点之间时，水泵就会维持之前的状态（启动或运行）。以实现控制水位高度。 四：设计思路 水位检测及控制采用如附件一所示电路，虚线表示水位变化。在正常范围以内，水位应维持在虚线A和C，其中A处于下限水位，C 处于上线水位，B位于AC之间。A接+5V电源，B、C各通过一个电阻与地相连，同时与单片机的P1.0和P1.1口相连。 1.供水时，水位上升，当达到上线水位C时，由于水的导电作用B、 C与+5V电源导通，同时通过P1.0和P1.1端口向单片机输入高电平1，这时通过程序设计使单片机控制电机和水泵停止工作，不再供水。 2.当水位下降到B以下时，电极B与电极C在水面上悬空，b点、c 点向单片机输入低电平，这时单片机应控制水泵启动，向水槽内供水。 3.当水位位于B点与C点之间时，由于水的导电作用，电极B连到 电极A及+5V是b点呈现高电平，而电极C仍处于悬空状态，则c 点位低电平，这时不论水位处于上升还是下降状态，水泵都应继

各种液位计说明书

公司简介 北京铁强科技发展有限公司，位于我们伟大的首都——北京，是一家以工程仪表生产、研发为主的科技型企业，是一个极具活力与前景的多元化的新型民营企业。公司技术力量雄厚，依靠北京的人才、技术、信息等优势，自2000年成立以来，通过短短七年多时间，就在仪器仪表生产制造领域内谱写一个又一个神话。 公司先后与北仪集团、德国西门子公司、美国麦克公司等仪表生产制造商进行广泛而深入的合作，在合作中公司产品的品质和质量得到很大提升。同时，公司也在积极借鉴和引进国外先进技术和生产工艺，产品的科技含量不断提高、种类也在不断丰富。另外，公司不断以新技术、新工艺、新材料、新设计理念设计生产品质高、性能优、用途广、使用寿命长的产品。 公司自主生产磁翻柱液位计、浮球液位计（液位开关）、钢带液位计、磁致伸缩液位计、微波物位计、电容式液位计、超声波液位计、音叉物位开关、电容式物位计、差压变送器等物位测量仪表。同时，公司还经营流量仪表、压力仪表、温度仪表以及成分分析仪表等自动化测量、控制仪表。 经过几年的努力，公司发展了一支专业化、国际化、规模化的研发、生产、和管理团队。公司现有员工100余名，其中有高级职称的技术人员5人、大专及以上各类专业人才80余名。是“中国石化物资资源市场成员”单位；是“中国石油天然气集团公司一级供应网络”单位。是众多国内外用户的高品质、可信赖的工业计量器具服务商。 公司一直秉承“技术为本，质量为先，笃信予人，益精致远”的经营理念，以“更强、更大、更实”为经营宗旨，开拓进取，务实创新，在做好产品生产和经营的基础上，还以打造中国仪表名牌为己任，投资开发有自主知识产权的产品。在发展过程中，公司始终以快速的反应、精湛的技艺、热忱的服务及时为用户排忧解难，也因此得到了广大用户与社会各界的一致认可。 如今，公司全体员工正走专业化、特色化、精细化经营之道，并朝着两年时间内年销售额翻两番的目标奋力前进！

液位自动控制系统设计

第一章液位自动控制系统原理 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 应用范围 在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。 图1.1 中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属 于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。

液位测量方法分析课件

20余种液位测量方法分析 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。

差压法：该方法的工作原理如图2-2所示。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。 HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。图中：P1、P2、P3－高精度压力传感器；RTD－温度检测元件；HIU－接口单元。P1位于罐底附近的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压油罐，压力传感器P3可以省去。设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3，则 式中：G－油品重量；Sav－油罐平均截面积；ρav－介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度；g是重力加速度；H是压力传感器P1、P2之间的距离；h是油品高度；h0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油品温度，以对测量数值进行温度补偿。HTG测量系统价格较低，但液位测量精度较低，安装须在罐壁开孔。 以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。 3浮子法、浮筒法、浮球法、伺服法、沉筒法 浮子法：该方法采用浮子作为液位测量元件，并驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。