基于压力传感器的智能液位监测装置

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1、2015年月渭南师范学院学报第卷第期【现代应用技术研究】基于压力传感器的智能液位监测装置秦玉伟渭南师范学院物理与电气工程学院，陕西渭南摘要一种基于压力传感器的智能液位监测器该监测器利用电阻应变片应变效应全桥结构的电阻应：介绍了，，通过变片测出液体的压力将其转化为的模拟电压，并通过将模拟电压转换成数字量送人单片机处理，显示出液位高度或进行报警实验结果可知该监控器能完成高度的液位监测误差小于并能实现报警功能关键词：压力传感器液位监测器中图分类号文献标志码文章编号：收稿日期：基金项目：渭南师范学院科研计划项目：谱域光学相干层析无损检测技术研究（渭南师范学院特色学科建

2、；设项目：电气工程与秦东工业（；渭南师范学院专业综合建设项目：农业电气化（—工程学院副教授工学博士作者简介：秦玉伟（），男，山东诸城人渭南师范学院物理与电气主要从事传感器与，，光电检测技术研究DOI牶10牣15924牤j牣cnki牣1009牠5128牣2015牣02牣008液位监测装置广泛应用于石油、化工以及水利建设等领域，液位的精确监测对安全生产和设备运行来说至关重要液位监测器可分为浮球式、声波式、压力式等类型浮球式液位监测器依靠浮力，通过浮球与刻度尺配合的方式测量液位其价格低廉，但精度低、易损坏，并且安装时受容器的形状结构等限制；声波式液位监测器利用超声波

3、原理，能够实现液位的非接触式测量，可以检测强腐蚀性介质尽管液位监测装置种类繁多但高精度的液位监测器的价格昂贵因此设计了一，种压力传感器原理制成的智能液位监测装置其结构简单、成本低精度高容易维护并且不受工作环境的限制可以广泛地应，、、，用于工业现场的液位监测压力传感器基本原理该液位监测装置利用了压力传感器的电阻应变效应，电阻应变效应是指金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生变化的现象根据应变效应，将应变片粘贴于被测材料上测材料受到外界作用产生的应变就会传送到应变片上变片的电阻值发生变化而使加在电，被，使应，从阻上的电压发生变化，因此通

4、过后续电路处理就可以得知被测机械量的大小电阻应变片的结构如图所示敏感栅▼基底引线图丨电阻应变片结构电阻应变片主要由基底、金属应变丝或应变箔（敏感栅）、绝缘保护片和引出线等部分组成其中敏感栅是应变片的核心部分用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体能够将应变量转换成电阻变化量的，敏感部分，引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带状导线金属导线的电阻与长度成正比，与截面积成反比，即叛2015年第期秦玉伟：基于压力传感器的智能液位监测装置⑴其中为导线的电阻率可以得到：：■为材料的压力灵敏度系数一，物理意义为材料发生单位应变时电阻变化率由两部分组成：前部分由一因此一金属丝的几

5、何尺寸变化引起般金属的在左右（后，，部分为电阻率随应变而引起变化的部分它除与金属丝几何尺寸有关外还与金属本身的特性有关将应变片的敏感栅粘贴在被测试件上，应变片的敏感栅受力后电阻发生变化，利用应变效应便能把试件表面的应变量直接变换为电阻的相对变换量电阻应变片式压力传感器就是利用这一原理制成的传感元件由于机械形变都很小，要把微小的应变引起电阻值的微小变化量测量出来，需要有专用的测量电路来测量应变效应引起电阻的改变值，因此本装置中压力传感器采用个电阻应变片组成的全桥差动直流电桥电路全桥差动结构的电桥电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的倍，同时仍具有温

6、度补偿作用—压力传感器单液晶显示叫片机最一蜂呜器报警匕小—系按键部分：厂统报警指标灯图智能液位监测器原理图电路设计开始智能液位监测器装置的电路主要由压力传感器、单片机最小系统、显示、按键和报警指示几部分组成，智能社化液位监测器顧框图如图所示压力传感器的电阻应变片电桥感受容器中的液体压力，并转化为的模拟电压信号，输出通过滤波放大设定水位上、下限电路后经单片机构成的最小系统控制位分辨，率转换器完成对传感器输±出的模拟信号的—并通过程序将数字量转换成以厘米为单采集和转换，液晶显示当前水位和上下限水位位的液位高度并选用列行的字符型带背光的液晶显示屏进行液位高度显示可以

7、通过按键设定上下限报警液位高度，当前液位高度低于设定下限液位蜂鸣器一二一上士—示灯亮报警，低液位指当前液位高度高于设定上限液位限；限后，蜂鸣器报警高液位指示灯亮智能液位监测装置的软件设计流程框图如图所示低水位灯亮、高水位灯亮，蜂鸣器响蜂鸣器响实验结果利用该液位监测装置对注水容器的液位进行实验，给容器中注水并利用米尺对高度进行标定测量结果表明，、；电阻应变片能感应到液位变化情况，并转化为相应的电压输出输出较稳定多次测量结果表明，测量范围在范舰?40?渭南师范学院学报第卷围时传感器输出电压值稳定，测量误差小于设置液位报警装置的高液位高度为低液位高度为，当注水水位高

8、于时，报警解除；当注水高度到达时，高水