摘要电容传感器在液位测量中具有分辨率高、线性度好等优点，因此被广泛应用于工农业生产中。但是电容式传感器也存在固定电容小，受温度、杂散电容影响大的缺点。本文从理论分析入手，结合ANSYS仿真分析，介绍了传感器探头设计与安装，重点分析了温度的影响和电容的边缘效应，给出了温度补偿公式。同时设计了基于24位电容-数字转换芯片AD7745的后续调理电路，完成了包括单片机控制程序和上位机LABVIEW程序的软件编写。
设计了实验对电容液位传感器进行调试测量，经数据处理和误差分析，表明该电容液位传感器在量程0-30cm范围内，非线形误差在0.4%以内。最后给出了进一步提高精度的完善研究建议。
关键词 电容液位测量 ANSYS仿真 边缘效应 温度补偿 AD7745 ,20674
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Design of Liquid-level Sensor based on Capacitance
Abstract
The capacitive sensor has the advantage of high resolution, good linearity，etc. in liquid-level measurement, so it is widely used in industrial and agricultural production. But the capacitive sensor is seriously affected by temperature and the stray capacitance effect. Beginning with theoretical analysis, in the help of ANSYS simulation, this paper describes the design of sensor probe and its installation,especially considered the edge effects of capacitance and the effects of temperature. Based on these work,the paper provides the formula of temperature compensation.The signal conditioning circuit is based on 24-bit Capacitance-to-Digital Converter AD7745.Then the paper describes the design of software on this measuring, including both MCU controlling and upper PC. At the end ,this paper gives out the performance index of sensor by experimentting.It shows that the nonlinear error is less than 0.4%. The further improvement suggestions to improve the precision is provide at the last.
Keywords capacitive liquid-level measurement ANSYS simulation edge- -effects temperature compensation AD7745
1 绪论 2
1.1 选题背景及应用意义 2
1.2 国内外研究现状和发展趋势 3
1.3 本文的主要研究工作和安排 6
2 电容式液位测量技术的原理和方法 7
2.1 电容式液位测量的基本原理 7
2.2 温度对电容的影响 8
3 电容式液位传感器探头设计与仿真 11
3.1 传感器探头的材料 11
3.2 传感器探头的尺寸大小 11
3.3 传感器探头的装配 17
4 电容式液位测量系统硬件电路设计 20
4.1 电容检测电路设计 21
4.2 单片机为核心的测量控制电路 24
4.3 辅助电路 26
4.4 温度测量 29
5 电容式液位测量系统软件设计 30
5.1 单片机控制程序 30
5.2 上位机LABVIEW程序 32
6 系统调试与数据分析 34
6.1 实验测量环境和测量步骤 34
6.2 测量数据及结果讨论 35
结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 选题背景及应用意义
液位是工农业生产中经常需要被测的参量，准确及时的获取液位信息对工农业生产、医疗监护等有着重要的意义。随着科学技术的不断进步，液位测量技术也朝着高精度、小型化、智能化的方向不断发展[ ]。
目前，成熟的液位测量技术已有不少，大致可以分为非电测式和电测式。比如压力法、浮力法等属于非电测式方法；电感式和电磁式则属于电测式。此外还有超声波法、核辐射法等其他的方法。这些方法都各具特色，市面上也有不少的产品。但无论哪种方法，都存在着局限性。尤其是在如今工业生产对液位测量的要求越来越高的背景下，很有必要研制开发出一种高精度的、可靠稳定的液位测量系统。 ANSYS电容式液位传感器的设计:http://www.751com.cn/jixie/lunwen_12544.html