第一组检测技术综合实验.doc

检测技术综合实验报告 课程名称 检测技术综合实验 实验名称 检测技术综合实验 实验日期 2013年8月26日 学生专业 测控技术与仪器 学生学号 1001170101 学生姓名 陈静 实验室名称 机械工程学院420 教师姓名 狄长安 成 绩 南京理工大学机械工程学院 基于虚拟仪器的液位测量 摘要：电容式液位传感器测量系统是基于改变介电常数时，电容器的电容量变化的原理来测量液位的。利用由不锈钢管、铁棒和聚四氟乙烯套管组成的电容式传感器、NE555组成的多谐振荡器等组成测量系统，对水的液位进行测量。它具有显示当前液位和报警的功能。实验表明该系统能对导电液体的液位测量，并具有结构简单、成本低和性能稳定等特点。 关键词：电容式传感器 多谐振荡器 液位测量 报警 Abstract：Capacitive level sensor measurement system is based on the change in the dielectric constant, the capacitance of the capacitor changes in principle to measure the liquid level.Using stainless steel pipes, iron bars and Teflon casing composed of capacitive sensors, NE555 multivibrator consisting of measuring system to compose the water level measurements. Key words:Capacitive sensors Multivibrator Level measurement Alarm 实验目的和任务 1、实验目的： 1）了解液位测量传感器的原理； 2）掌握虚拟仪器的液位测量系统组建方法，液位测量系统的标定方法； 3）掌握液位测量传感器的信号调理及放大电路的设计技术； 4）掌握基于Labview的液位测量系统软面板的编制方法及数据采集卡的控制方法。 2、实验内容： 液位传感器的选型，信号调理及放大电路的设计及调试，数据采集卡的选型与数采系统硬件集成，数据采集软件设计、数据分析及处理虚拟仪器软件的设计、调试，系统的标定，不确定度分析。 3、实验要求： 测量范围：0-1000mm；测量不确定度：1%。具有测试曲线的显示、特征点的判读、数据的存储等功能。 实验仪器 万用表、示波器、稳压电源、不锈钢管、铁棒、刻度水筒、数据采集卡、计算机、Labview 7.1软件等。 实验原理及方法： 虚拟仪器VI是指具有虚拟仪器面板的个人计算机，它由通用计算机、模块化功能硬件和控制专用软件组成。“虚拟”主要有两方面的含义，一方面是指虚拟仪器的面板是虚拟的，另一方面是指虚拟仪器测量功能是由软件编程来实现。在虚拟仪器系统其本质上是利用PC机强大的运算能力、图形环境和在线帮助功能，通过一组软件和硬件建立具有良好人机交互性能的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示。 常用的液位测量方法有：静压式、吹气式、浮力式、电容式、超声波式等。 本次实验所用液位传感器为电容式液位传感器，液位的变化导致极板间介电常数变化最终使电容量发生改变，再利用多谐振荡电路转换为周期的变化，送至数据采集装置。 实验过程： 1、测量系统设计框图 2、液位测量系统的组成 液位测量主要是基于相界面两侧物质的物性差异或液位改变时引起有关物理参数的变化的原理而实现的。电容式液位测量系统是基于液位变化时，引起介电常数变化，导致电容变化，将电容接入由NE555构成的多谐振荡器，最终导致输出频率变化，实现液位-频率转换。本设计以测量水的液位为例，设计出测量导电液体液位的系统，该系统具有显示和报警功能。 3、电容式传感器组成 电容式液位传感器主要利用传感器两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起电容量变化的关系进行液位测量。如图所示的电容液位传感器就是一种变介电常数型电容式传感器。在被测介质中放入内径为R的圆筒形极板（不锈钢管）和被聚四氟乙烯套管套住的铁棒，内径为r，铁棒和圆筒同心。小圆筒外径为r，当被测液体的液面在电容