谐振式水位传感器

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： 学生学号： 指导教师：任爽

所在学院：信息技术学院 专 业：电气工程及其自动化

中国·大庆 2011 年 12 月

摘要

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4—20mA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：水位监控 开关电容式传感器 单片机 测量电路

I

目录

目录

摘要 ..................................................................................................... I 前言 ..

第九章 谐振式传感器 谐振式传感器是直接将被测量变化转换为物体谐振频率 变化的装置。 变化的装置。 14b8547501f69e31433294c1
优点：由于其输出为频率信号，故具有高精度、 优点：由于其输出为频率信号，故具有高精度、 高分辨力、高抗干扰能力、适于长距离传输、 高分辨力、高抗干扰能力、适于长距离传输、能 直接与数字设备相连接等优点， 直接与数字设备相连接等优点，又因无活动部件 而具有高稳定性和高可靠性。 而具有高稳定性和高可靠性。 缺点：要求材料质量较高，加工复杂、成本高， 缺点：要求材料质量较高，加工复杂、成本高， 并且输出频率与被测量往往是非线性关系， 并且输出频率与被测量往往是非线性关系，需要 进行线性化处理。 进行线性化处理。 14b8547501f69e31433294c1
第一节 原理与类型 一、基本原理 振子即机械振动系统的谐振频率f可近似用下式表示： 振子即机械振动系统的谐振频率 可近似用下式表示： 可近似用下式表示
1 f = 2π
k me
式中： 式中： k
振子材料的刚度 振子的等效振动质量
me
有关， 上式表示振子的谐振频率 f 与其刚度 k 和等效振动质量me有关， 那么， 设其初始谐振频率为 f 0 。那么

基于谐振式MEMS传感器的仪表开发关键技术

21 02年第1期

仪表技术与传感器I sr me t T c n q e a d S n o n tu n e h i u n e s r

2 2 01 No .1

基于谐振式 ME MS传感器的仪表开发关键技术焦海龙，陈德勇， 王军波李玉欣，,李(. 1中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，京北

浩 '10 9 ) 0 10

10 9 2中国科学院研究生院， 0 10;.北京

摘要：针对基于谐振式 ME MS传感器开发数字智能仪器仪表的高精度、快响应频率测量技术展开研究。以一谐振式ME S气压传感器为开发样件，差分输出是两路 4 M其 O一7 H之间的正弦频率信号。对传统的频率测量方法进行阐述分 0k z

析，出一种新的结合传统测频方法各自优点的频率检测方法。设计实现相关软、件，建测试系统，提硬搭实验结果表明该测频方案针对 4 7 H的频率信号误差小于± .2H, 0~ 0k z 0 0 z响应时间为 1S内。以

关键词： MS谐振式传感器； ME;单片机；高精度；快响应；频率检测中图分类号：H 6; P 1 .;M 3 T 75 T 2 2 1 T 9 5文献标识码： A文章

本科毕业设计(论文)

题目：超声波水位传感器硬件电路设计

系 别： 光电工程学院

专 业： 光电信息工程

班 级： 080110

学 生： 梁茂超

学 号： 080110110 指导教师： 胡小英

超声波水位传感器硬件电路设计

摘要

由于历史原因和许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往

往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系

统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水

系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要. 而设计研制箱涵排水疏通移动机

器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机

器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测水位传感器的研

制.超声波技术比较成熟，已广泛应用与众多领域，超声波液位传感器为非接触

式测量仪器，用于化工原料液位测量。由于超声波的优点，人们对超声波的利

用率越来也高。从大到工业体系的探伤，小到测距和金属表面清尘，超声波几

乎无处不在的伴随我们的生活。

本设计是以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超

声波测距仪。整个电路采用模块化设计，由单片机控制模块，超

雷达水位传感器一般知识

雷达水位传感器一般知识

刘合永

摘要:本文对雷达水位传感器进行了原理、使用及安装方式的简单介绍,并对工程应用中存在的优点及不足进行了初步分析。

关键词:雷达、水位传感器、雷达水位传感器

名词定义:

○1传感器: “能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件与转换元件组成”国家标准GB7665-87。

○2水位传感器:“能将被测点水位参量实时地转变为相应电量信号的仪器”。上海市地矿工程勘察院

○3雷达水位传感器:通过雷达波测距原理,反应水位变化的一次仪表

一、雷达水位传感器简介

雷达水位传感器采用雷达波测量到水面的距离,实际上就是一台雷达测距仪。雷达波测量不受温度、湿度、风速、降雨等环境因素影响。雷达水位传感器以非接触方式测量水位,亦不受水体影响,就是水位测量最理想的设备。

雷达波的测距精度标称为毫米级,水位计通过内部波浪滤波以及距离模糊算法等功能,实测水位精度可达1至3厘米。目前在水文领域应用广泛的雷达水位传感器量程有15m、20m、35m、最大可达70米。

雷达水位传感器输出接口一般有:模拟量的4～20mA、0、4～2V、1～5V;数字量:RS232、RS485、SDI-12或格雷码输出。协议一般有:HA

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器原理及应用

Principles and Applications of Transducer

机械与汽车工程学院

主讲：钱钧

电邮：qianjun@

地址：机械楼604室

2011年5月10日

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器在汽车安全上的应用 沃尔沃XC60的城市安全系统

激光雷达，检测前方10m范围，车速

<30km/h

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电介质

内部带电粒子因受原子、分子的内力或分子间的力约束，导致电荷只能在微观（如分子）范围内微小移动，即束缚电荷理想的电介质是绝缘体，内部无自由电荷（即可移动宏观距离的电荷）在外电场作用下能产生电极化（形成极化电荷）现象的物质统称为电介质

无极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心重合，如CO2有极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，如H2O 两类电介质

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电偶极子

两个相距较近的等量异号点电荷+q与-q所组成的带电系统电偶极子中，电荷的电量与负、正电荷之间位移向量 G G的乘积

电偶极矩

p= q l

简称电矩，是矢量，反映电偶极子整体电性质的物理量单位体积中所有分子的电偶极矩的矢量和

电极化强度

传感器大作业

题 目： 光电式传感器 系 院： 信息工程学院 专 业： XXXXXXXXXX 班 级： XXXXXXXXXXXX

姓 名： 小王 学 号： 201000000

目录

光电式传感器............................................................................................................ 1 光电传感器内容 ....................................................................................................... 2

1.1 工作原理.............................................................................

第4章磁电式传感器

磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器、霍尔式传感器都是磁电式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势的；霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。它们原理并不完全相同，因此各有各的特点和应用范围。

4.1 霍尔式传感器本章要点

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4.1 霍尔式传感器

霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。

?霍尔效应和霍尔元件材料?霍尔元件构造及测量电路?霍尔元件的主要技术指标?霍尔元件的补偿电路

?霍尔式传感器的应用举例

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

?

??

霍尔效应

现象：一个宽为b,厚为a的半导体处于磁场中，当通有电流时，其两端会产生电场——霍尔效应。

F??原因：洛仑兹力?fL?qv?B电场力??L

动态平衡

fE?qEHFE

EH是霍尔电场；UH是霍尔电势（电压）。且

??UHfL?fE ? qvB?qEH?qbUH? bvB返回

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

dqII??navbe ? v?利用

dtneabIBU

传感器检测 课件

被测非电量

电磁 感应

自感系数L

互感系数M

测量 电路

U、I、f

自感式传感器 电感式传感器 互感式传感器 电涡流式传感器

传感器检测 课件

电感式传感器定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现 非电量电测的装置。 感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比 重等。 种类：根据转换原理，分自感式、互感式、电 涡流式三种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。

传感器检测 课件

电感式传感器优点： ①结构简单、可靠，测量力小 ②分辨力高 机械位移0.1μm,甚至更小；角位移0.1角秒。 输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。 ③重复性好，线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度 较好，且比较稳定。 ④能实现远距离传输、记录、显示和控制。 不足：存在交流零位信号，不宜高频动态测量。

传感器检测 课件

3.1 自感式传感器3.1.1 自感式传感器的工作原理NΦ L I线圈线圈匝数

铁芯

I为线圈中所通交流电的有效值。IN Φ RM总磁阻

δ Δδ

衔铁

图3-1 变磁阻式传感器

两式联立得:

N2 L RM

传感器检测 课件

而

RM RF R L1 L2 1 A1 2 A2导磁率 磁导率 H/m

其中

传感器检测 课件

被测非电量

电磁 感应

自感系数L

互感系数M

测量 电路

U、I、f

自感式传感器 电感式传感器 互感式传感器 电涡流式传感器

传感器检测 课件

电感式传感器定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现 非电量电测的装置。 感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比 重等。 种类：根据转换原理，分自感式、互感式、电 涡流式三种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。

传感器检测 课件

电感式传感器优点： ①结构简单、可靠，测量力小 ②分辨力高 机械位移0.1μm,甚至更小；角位移0.1角秒。 输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。 ③重复性好，线性度优良 在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度 较好，且比较稳定。 ④能实现远距离传输、记录、显示和控制。 不足：存在交流零位信号，不宜高频动态测量。

传感器检测 课件

3.1 自感式传感器3.1.1 自感式传感器的工作原理NΦ L I线圈线圈匝数

铁芯

I为线圈中所通交流电的有效值。IN Φ RM总磁阻

δ Δδ

衔铁

图3-1 变磁阻式传感器

两式联立得:

N2 L RM

传感器检测 课件

而

RM RF R L1 L2 1 A1 2 A2导磁率 磁导率 H/m

其中