项目五 汽车油箱油位检测.ppt

项目五 汽车油箱油位检测 [项目描述] 任务1：汽车油箱的油位检测 [任务背景] 传统的汽车油位传感器存在着精度低、稳定性不高、使用寿命短、使用环境存在局限等不足 。 [相关知识] 电容式液位传感器克服了传统油位传感器存在的缺点，而且在精度、稳定性等指标上有了质的飞跃，利用期来做油位检测数据精度高、稳定性强、使用寿命长。 一、电容式液位传感器 任务2：高压密闭容器的液位检测 [任务背景] 在化工业生产过程中，常需对密闭容器内的液体液位进行精确测量。由于这些液体一般都是易爆、易挥发、强腐蚀及有毒性液体，其液位检测有一定难度，人们曾试图将多种检测法应用到这些液体的液位检测中，但其都有不足，如浮球式、电容式液位计虽操作简单，由于是接触式测量，安装时无法避免液体的挥发。 [相关知识] 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，利用超声波可以从罐外连续、精确测量罐内液体液位高度，完全不接触罐内的气体和液体，可实现液体液位的非接触测量。 2、超声波的波型及其转换和波速 声波在介质中传播时有三种主要波型： ?纵波，质点的振动方向与波的传播方向一致，它能在固体、液体和气体介质中传播。 ?横波，质点振动方向垂直于波的传播方向，它只能在固体介质中传播。 ?表面波，质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速 衰减；表面波质点振动的轨迹是椭圆形，质点位移的长轴垂直于传播方向，质点位移的短轴平行于传播方向；表面波只能在固体表面传播。 3、超声波的反射和折射 当超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两介质的分界面上将发生反射和折射，如图所示 超声波的反射和折射满足波的反射定律和折射定律，即： 4、超声波与介质的相互作用 超声波在介质中传播时，与介质相互作用会产生以下效应 （1）机械效应 （2）空化效应 （3）热效应 三、正确使用超声波液位传感器 1．介质纯净度 （1）液体中不能充满密集气泡。 （2）液体中不能悬浮大量固体，如结晶物。 （3）容器底部不能沉积大量泥沙及沉淀物 2．介质粘度 动力粘度10mPaS时正常测量。10mPaS动力粘度30mPaS时可能会使仪表量程减小。动力粘度30mPaS时不能测量。 3．被测容器 （1）材质 （2）壁厚 （3）罐型 * [学习目标] 完成本课题的学习后，能够： （1）了解电容式传感器的分类及工作原理； （2）掌握电容式传感器的测量电路和应用 （3）正确使用电容式液位传感器 （4）了解超声波传感器及其特性 （5）正确使用超声波液位传感器 汽车的油箱油位检测（浮子式） 电容式传感器是把被测非电量转换为电容量变化的一种传感器。 （一）电容式液位传感器的外形 棒式 缆式 （二）电容传感器的结构 变极距(δ)型：(a)、(e)；变面积(S)型：(b)、(c)、(d)、(f)、(g)、（h） 变介电常数(ε)型：（i）～（l） （三）电容传感器的工作原理 平板式电容器如图所示电容量： S——两极板正对面积; d——极板间距离； ε——极板间介质的介电常数; ε0——真空介电常数，ε0=8.85×10-12(F/m); εr——介质的相对介电常数，对于空气介εr=1。 1、变间隙式电容传感器 当电容式传感器的面积和介电常数固定不变，只改变极板间距离时， 称为变间隙式电容传感器，其结构原理如图所示。 初始电容量C0为 ： 若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔC，则有： 若Δd/d01时，1-(Δd/d0)2≈1，则： 2、变面积式电容传感器 变面积式电容传感器有：角位移型,平面线位移型,柱面线位移型。 （1）角位移型 电容式角位移传感器原理图 当动极板有一个角位移θ时，与定极板间的有效覆盖面积就发生改变，从而改变了两极板间的电容量。 （2）平面线位移式 电容平面线位移式传感器原理图 当其中一个极板发生x位移后，改变了两极板间的遮盖面积S ，电容量C同样随之变化。 3、变介电常数式电容传感器 当电容式传感器中的电介质改变时，其介电常数变化，从而引起了电容量发生变化 （1）单组式厚度传感器 设电容的极板面积为S，间隙为a，当有一厚度为d、相对介电常数为εr的固体电介质通过极板间的间隙时，若忽略边缘效应，电容器的电容为： 厚度传感器 （2）单组式平板形线位移传感器 单组式平板形线位移传感器 平板的面积为：L0×b0 当L=0时，传感器的初始电容 图 5-11 当被测