电容式液位传感器课程设计
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：电容式液位传感器
姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 一、概述电容式液位传感器常用作燃油、机油和冷却液液位的测量。
将电容式传感器放入燃油或冷却液中，随着燃油或冷却液液位高度h变化，引起电容电极间的电介质的不同并使电容变化，电容的变化引起了振荡周期的变化，通过计算振动频率，就能获知液面状态，如图1所示。
机油状态传感器是随时监控机油液位、机油品质、机油温度的传感器。
下面以大众机油状态传感器为例，说明其监测方法。
图1 电容式液位传感器的构造示意图二、功用电容式液位传感器的功用：1.检测液体的高度位置；2.作为仪表指示、警告的输入信号；3.测量液体的储液量。
三、原理机油状态传感器G1形电容器组成，安装于发动机油底壳上，该传感器由两个重叠安装的筒形电容器组成，如图2所示。
图2 构造原理示意图由图2可知，两根金属管作为电容器电极嵌套安装在电极之间，发动机机油作为电介质。
机油状态通过下面的传感器测得，作为电介质的机油因磨损碎屑不断增加以及添加剂的分解而使介电常数发生变化，相应的电容值将在传感器内的电子装置中被处理成数字信号，并作为发动机机油状态信息被传送给仪表电脑。
机油液位传感器在状态传感器的上部，他测量机油液位这一部分的电容值，该电容值会随着机油液位的变化而发生变化，并将由传感器电子装置处理成数字信号再送到仪表电脑。
四、案例图3 机油状态传感器电路图五、检测1.检测供给电源电压用数字式万用表对传感器1号端子进行工作电压检测。
用数字万用表直流20V档检测机油状态传感器1号端子，点火开关打开时，其电源端电压应是蓄电池电压。
2.检测搭铁线检测2号线与搭铁间电阻，正常值应为0Ω，否则说明搭铁不正常。
3.检测信号线参考电压检测2号线信号电压应在9.8-10.5V范围内。
在怠速时测量电压值应基本不变化。
4.查询故障码若机油液位传感器本身或者线路出现问题，会出现故障码。
5.波形检测运用示波器对机油状态传感器输出端的信号进行波形分析，可以进一步确定该传感器信号特征，该信号是一个脉冲矩形方波信号。
基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路的设计
基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路的设计电容式液位传感器是一种用于测量液体水平高度的传感器。
它基于充放电原理，通过测量电容器中电荷的变化量来确定液位高度。
在本文中，我们将介绍如何设计一种基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路。
首先，我们需要了解电容器的基本原理。
电容器是由两个电极以及介质隔离层组成的设备。
当电容器两个电极上施加电压时，它们之间会形成电场。
电场越大，电容器电容就越高。
在液位传感器中，我们可以利用电容器的这种原理来测量液位高度。
具体来说，我们可以将电容器放在液体中，其中一个电极将是传感器底部，另一个电极将在液面上方。
因为液体的介电常数是已知的，我们可以使用液位高度来计算电容器的电容值。
测量电路分为两个部分：充电和放电。
在充电过程中，我们将电容器的一个电极接地，将另一个电极和一个恒定的电压源相连。
然后，我们使用一个计时器来计算电容器充电的时间。
充电时间取决于电容器的电容和施加的电压。
在放电过程中，我们断开电压源，并通过另一个计时器来计算电容器放电的时间。
电容器放电的时间取决于它的电容和接收器的输入阻抗。
通过测量充电和放电时间，我们可以计算电容器的电容值。
从而，我们就可以计算出液位的高度。
这是一个简单的电路，基本实现液位高度的测量，但在实际应用中，我们需要加以改进。
为了提高测量精度，我们需要使用更高分辨率的计时器以及更准确的电源。
我们也可以加入计算机或微控制器来读取和处理传感器的测量结果。
总之，基于充放电原理的电容式液位传感器是一种非常有用的测量设备。
只要我们合理设计传感器测量电路，利用计时器和恒定电源等工具，就可以实现准确测量液位高度，并在许多应用中得到应用。
完整版电容式传感器课程设计方案
引言硅压力传感器具有精度高、稳定性好等优点，在工业中广泛应用。
但是，由于硅材料本身的限制，使其无法用于高温和腐蚀等特殊环境中。
而陶瓷电容式压力传感器采用特殊陶瓷材料制作，具有抗腐蚀、耐高温等优点，弥补了硅压力传感器的上述缺点，可用于高温、腐蚀等特殊环境下。
现今，国内有大量的需求，但是还没有国内厂家能够生产。
因此，开发出一种实用的陶瓷压力传感器具有非常重要的现实意义。
陶瓷压力传感器通常采用多电容结构，在陶瓷膜片上同时烧结两个电容，一个作为参考电容，以消除温度对传感器输出的影响；另一个为测量电容，其变化量与传感器所受压力的变化量近似成正比，通过检测变化量就能得到传感器所受的压力。
沈阳大学课程设计- 1 -1 电容式传感器设计的目的与任务1.1电容式传感器设计的目的⑴巩固所学知识，加强对传感器原理的进一步理解；⑵理论与实际相结合，“学以致用”；⑶综合运用知识，培养独立设计能力；⑷着重掌握典型传感器的设计要点，方法与一般过程；⑸培养学生精密机械与测控电路的设计能力。
1.2电容式传感器设计的要求⑴设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、安全性、先进性及操作维修方便。
如果可以用比较简单的方法实现要求，就不必过分强调先进性。
并非是越先进越好。
同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能比较好的元件，不能单纯考虑简单、经济；⑵独立完成作业。
设计时可以收集、参考传感器同类资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。
不能简单地抄袭；⑶在课程设计中，要随时复习传感器的工作原理。
积极思考。
不能直接向老师索要答案和图纸。
⑷设计传感器测头机械机构方案，绘制总装图（CAD为工具），编写传感器设计说明书。
沈阳大学课程设计- 2 -沈阳大学课程设计 - 3 -2 传感器设计方案的选择设计一台电容式传感器 设计要求如下： ⑴量程范围：0～25Mpa ⑵工作电压 5V ⑶相应时间 <1ms ⑷稳定性 <0.2% ⑸温度范围 -40～125℃ ⑹抗绝缘性 >2KV ⑺相对误差 1% ⑻张力 S=100×106N/m一种测量介质介电常数变化的电容式传感器结构如图。
完整版电容式传感器课程设计方案
完整版电容式传感器课程设计方案一、课程概述本课程设计旨在介绍电容式传感器的原理、特点以及应用，通过实践操作和实验演示，培养学生的实际应用能力和创新思维能力。
课程设计涵盖了传感器的基础知识、电容式传感器的原理和构造、电容测量电路以及电容式传感器的应用场景等内容。
二、课程目标1.掌握电容式传感器的基本原理和构造；2.熟悉电容测量电路的设计与实现；3.理解电容式传感器在不同领域的应用；4.能够进行电容式传感器的实验操作和数据分析。
三、教学内容和方法1.电容式传感器的基础知识（4学时）-电容的基本概念和计算方法；-电容式传感器的分类和特点；-电容式传感器的工作原理。
2.电容式传感器的原理和构造（6学时）-电容式传感器的工作原理和应用范围；-常见的电容式传感器类型及其特点；-电容式传感器的结构和工作原理。
3.电容测量电路的设计（8学时）-常见的电容测量电路的设计原理；-电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-桥式电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-电容式传感器的输出信号处理和放大。
4.电容式传感器的应用（6学时）-温度测量与控制；-液位检测与控制；-压力传感与控制；-人机交互与触控技术。
5.实验操作和应用案例（6学时）-实验操作：电容的测量和计算；-实验操作：电容式传感器的特性测量；-应用案例：温度测量与控制；-应用案例：液位检测与控制。
四、教学评价1.实验报告和作业：根据实验操作和应用案例，学生需提交实验报告和作业，考察其对电容式传感器的理解和应用能力。
2.课堂讨论和展示：鼓励学生在课堂上参与讨论，展示自己对电容式传感器的理解和实验操作的结果。
3.课程项目：以小组形式设计一个电容式传感器的应用项目，要求学生能够设计并实现一个基于电容式传感器的控制系统，考察学生的创新思维和工程实践能力。
五、教材参考1.《传感器技术与应用》（第3版），明山，高等教育出版社。
2.《电容式传感器技术与应用》（第2版），姚文奇，机械工业出版社。
电容式液位传感器课程设计 1
电容式智能液位仪目录目录摘要 (2)1.导言 (3)2.传感器 (4)2.1理想的电容式传感器 (4)2.2电路模型 (5)2.3传感器特性 (6)2.4传感器结构 (7)3.硬件电路设计 (11)3.1硬件电路划分 (11)3.2单片机的选用 (11)3.3直流充放电式电容测量电路设计 (13)3.4信号调理电路设计 (14)3.5单片机电路及模数转化电路设计 (15)3.6通信电路设计 (16)4.系统软件设计 (18)4.1编程环境与编程语言 (18)4.2软件总体设计 (18)5.电容测量电路的实验结果和分析 (19)5.1实验过程及结果 (19)5.2实验分析 (21)参考文献 (22)摘要设计一种多功能智能化液位检测装置，采用ATmega8作为硬件电路核心，以圆柱形电容探头为液位检测传感器，利用电容频率转换原理将电容变化为频率变化，利用单片机检测频率，软件计算液位高度。
本装置具有机械去液面波动，用软件进行温度修正、线性校正、用户自校正，通信和多液体选择等功能。
本文主要创新之处是提出一种适合于波动液面液位检测的智能液位仪，具有温度补偿、用户自校正和通信等功能。
本文设计了高度为100cm的柱形电容液位检测传感器，电容器具有结构简单，电路实现容易，利用555振荡电路实现了电容到频率的转换，利用程序实现频率到高度转换，理论正确可靠，推算过程合理，利用软件分段修正减小了线性误差。
在电容的两端装有液位缓冲器，采用机械的方式减小液面波动。
由实验测试可知，本液位检测装置性能稳定，检测可靠，测量精度达到1cm, 分辨率可0.1cm，达到车载式喷雾机液位检测的要求。
利用此方案可根据需要设计各种量程的液位检测装置，适用性较广。
·2·1.导言河流、水库或容器的液位可以通过测量浸在液体内两电极间的电容而进行监控。
使用电容式传感器进行液位测量，具有以下优点：低成本（即对于传感器有比较成熟的技术）、低功耗、高线性度、对应用场合的几何形状有较高的适应性。
电容位移传感器课程设计
电容位移传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容位移传感器的工作原理，掌握其基本构成和功能。
2. 学生能掌握电容位移传感器的应用范围，了解其在工程测量和自动控制领域的重要性。
3. 学生能描述电容位移传感器在测量过程中的精度和线性度特点。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，进行简单的电容位移传感器电路设计，并完成组装和调试。
2. 学生能通过实验操作，学会使用电容位移传感器进行距离测量，具备实际应用能力。
3. 学生能分析实验数据，评估电容位移传感器的性能，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电容位移传感器，培养对传感器技术的兴趣，提高探索精神和创新意识。
2. 学生在团队协作中进行实验操作，培养沟通与协作能力，增强集体荣誉感。
3. 学生关注电容位移传感器在现实生活中的应用，认识到科技发展对人类生活的积极影响，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，旨在让学生了解传感器技术在工程测量中的应用，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：高二年级学生对物理知识有一定的基础，具有较强的逻辑思维能力和实验操作能力，对新技术和新设备充满好奇心。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养学生在实际应用中发现问题、解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 电容位移传感器基本原理：讲解电容位移传感器的工作原理，包括电容的基本概念、电容传感器测量位移的原理以及影响测量精度的因素。
教材章节：第五章“传感器”第2节“电容传感器”2. 电容位移传感器的结构及特点：介绍电容位移传感器的结构组成、性能指标（如线性度、灵敏度、分辨率等）及其在测量中的应用优势。
教材章节：第五章“传感器”第2节“电容传感器”3. 电容位移传感器电路设计：讲解电容位移传感器的典型电路设计方法，包括传感器信号放大、滤波和线性化处理等。
电容式液位仪设计
电容式液位仪设计摘要：该液位计利用不同介质具有不同的介电常数的特性，使液面高度变化改变电容大小，建立线性方程，使得能通过检测电容大小检验出液面高度。
本液位计一共分六个局部，由RC文氏震荡电路，衰减电路，微分电路，滤波电路，整流电路和单片机检测显示局部组成。
其中电容板与运放组成微分电路，电容的大小与电路的输出大小呈线性。
单片机通过检测整流后的输出，得出页面高度。
此题的重点是设计合理的滤波电路，难点是如何提高精度。
2.方案论证本设计主要任务是测量平行探针的电容。
并探索电容的容量与液体高度的关系。
电容式传感器检测电路主要有交流半桥式检测电路、充放电检测电路、基于V/T变换的电容测量电路，交流锁相放大电容测量电路，分别论证如下。
方案1：交流半桥式检测电路AC电桥电容测量电路如图2所示，其原理是将被测电容在一个桥臂，可调的参考阻抗放在相邻的一个桥臂，二桥臂分别接到频率一样/幅值一样的信号源上，调节参考阻抗使桥路平衡，那么被测桥臂中的阻抗与参与阻抗共轭相等。
图2 交流半桥式检测电路这种电路的主要优点是：精度高，适合作精细电容测量，可以做到高信噪比。
方案2：充放电检测电路充/放电电容测量电路根本原理如图3所示。
由CMOS开关S1，将未知电容Cx充电至Ve，再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。
在一个信号充/放电周期从Cx传输到检波器的电荷量Q=Ve·Cx，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T重复进展，因而平均电流Im=Ve·Cx·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压Vo=R f·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf为检波器的反应电阻) 。
图3 充放电检测电路方案3 基于V/T变换的电容测量电路V/T变换的电容测量电路根本原理如下列图所示。
图4 电容检测电路电流源Io为4DH型精细恒流管，它与电容C通过电子开关K串联构成闭合回路，电容C的两端连接到电压比拟器P的输入端，测量过程如下：当K1闭合时，基准电压给电容充电至Uc=Us，然后K1断开，K2闭合，电容在电流源的作用下放电，单片机的部计数器同时开场工作。
电容传感器课程设计
电容传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电容传感器的定义、工作原理及其在自动控制技术中的应用。
2. 掌握电容传感器的电路构成、功能特点，能够解释不同类型的电容传感器的工作方式及其适用场合。
3. 了解电容传感器的技术参数，能够进行简单的性能评估。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识，设计简单的电容传感器电路，进行数据的采集和处理。
2. 能够通过实验操作，分析电容传感器的响应特性，并解决实际应用中的一般问题。
3. 提高学生利用现代工具和技术文档进行信息检索、方案设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术学习的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，通过小组合作完成项目任务，培养协同解决问题的能力。
3. 强化学生的工程伦理观念，认识到科学技术在社会发展中的作用和责任，培养环保和可持续发展意识。
本课程设计针对高中年级学生，结合物理学科的教学实际，以电容传感器为主题，旨在通过理论与实践相结合的教学方法，使学生在掌握电容传感器基本知识的同时，提高实践操作技能，并在情感态度上得到正面引导。
课程目标具体、明确，便于学生和教师在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 电容传感器基础知识- 传感器定义、分类及原理- 电容传感器的工作原理及其数学模型- 电容传感器的电路组成及其功能2. 电容传感器的类型与特性- 不同类型电容传感器（如变面积、变介电常数、变距离等）的构造与特点- 电容传感器的技术参数（如灵敏度、分辨率、线性度等）分析- 电容传感器的应用场合及其优势3. 电容传感器的应用实例- 实际案例介绍，如触摸屏、物位检测、湿度检测等- 电容传感器在自动控制、物联网等领域的应用4. 电容传感器实验操作- 设计简单的电容传感器电路，进行数据采集与处理- 分析电容传感器的响应特性，探讨影响测量精度的因素- 实验报告撰写与成果分享5. 教学内容进度安排- 第一课时：电容传感器基础知识学习- 第二课时：电容传感器类型与特性分析- 第三课时：电容传感器应用实例探讨- 第四课时：实验操作与成果交流教学内容基于课程目标，结合课本相关章节，确保科学性和系统性。
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目录摘要 (1)1.1设计原理 (3)1.2系统框图 (3)2.1传感器简述 (5)2.2电容式液位计 (5)2.3传感器的组成 (6)2.4测量原理 (7)3.1测量电路 (8)4.1整流电路........................................................................................... . (12)4.2放大电路............................................................................................. .. (12)5.1AD转换电路及与单片机接口 (13)6.1误差来源 (15)6.2影响液位测量的主要因素 (15)摘要在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。
通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。
其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。
本设计采用电容式传感器的原理、电容电压转换电路、精确测量电压幅度的测量法,及利用DS1820 测量温度和用单片机进行温度补偿的方法。
设计并制作了圆柱形电容器，利用二极管T型网络电路将容量变化转换成电压的变化，并利用单片机进行测量，通过软件计算液位高度，减小了电容与电压转换的线性误差，具有温度软件补偿功能。
通过实验测试，该装置的测量精度优于1cm。
引言液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测传感器较多，按原理分有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。
各种方式都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度适用于各自不同的场合，大多结构较为复杂，制造成本偏高；市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，多数成品价格惊人。
以上液位计多数输出为模拟量电流或电压，有些为机械指针读数，不能用于远程监视；普遍适用于静止液面，在波动液面易引起读数的波动；也有用电容法测液位的系统，此法是一种简单易行的方案。
本文利用圆柱形电容器原理，结合单片机设计出一种智能液位检测装置。
一、设计方案1.1设计原理本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。
主要利用在柱形电容器的极板之间，充以不同高度的介质时，电容量的大小也会有所不同。
从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。
从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。
显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。
该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。
1.2系统框图被测物理量：主要是指非电的物理量，在这里为水位。
传感器：将输入的物理量转换成相应的电信号输出，实现非电量到电量的变换。
传感器的精度直接影响到整个系统的性能，所以是系统中一个重要的部件。
放大，整形，滤波：传感器的输出信号一般不适合直接去转换数字量，通常要进行放大，滤波等环节的预处理来完成。
A/D转换器：实现将模拟量转换成数字量，常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。
在此用到逐次逼近式。
单片机：目前的数据采集系统功能和性能日趋完善，因此主控部分一般都采用单片机。
显示设备：在此用到8段数码管。
控制设备：控制电动机的运行或关闭。
二、传感器原理2.1传感器简述电容式液位传感器系统; 它利用被测体的介电常数不同,使电容的大小也不相同，通过传感器将液位高度变化转换成相应的电容量变化，再通过测量电路转化成电压脉冲宽度变化, 再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能, 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。
2.2电容式液位计测量原理在柱形电容器的极板之间，充以不同高度的介质时，电容量的大小也会有所不同。
因此，可通过测量电容量的变化来检测液位。
图（a）是由两个同轴圆筒极板组成的电容器，在两圆筒之间充以介电常数为ε0的介质时，则两圆筒间的电容量表达式为式中L---两极板相互遮盖部分的长度；d，D---圆筒形内电极的外径和外电极的内径；ε0---两电极间介质的介电常数。
所以，当D和d一定时，电容量C的大小与极板的长度L和介质的介电常数的ε0乘机成比例。
这样，将电容传感器（探头）插入被检测物料中，电极浸入物料中的深度随物位高低变化，必然引起电容量的变化，从而可检测出物位。
2.3传感器的组成图3-1-2 为传感器部分的结构原理图。
它主要是由细长的不锈钢管(半径为R1 ) 、同轴绝缘导线(半径为R0 ) 以及其被测液体共同构成的金属圆柱形电容器构成。
该传感器主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化, 从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
2.4测量原理由图（a）可知, 当可测量液位H = 0 时, 不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容C0 , 根据文献得到电容量为:（1）（1）式中, C0 为电容量, 单位为F ; ε0 为容器内气体的等效介电常数,单位为F/ m; L 为液位最大高度; R1 为不锈钢管半径;R0 为绝缘导线半径, 单位为m。
当可测量液位为H 时, 不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CH :（2）（2）式中, ε为容器内气体的等效介电常数, 单位为F/ m。
因此, 当传感器内液位由零增加到H 时, 其电容的变化量ΔC 可由式(1) 和式量H 呈近似线性关系。
因为参数ε0 , ε, R1 , R0 , L 都是定值, 由(2) 得（3）由式（3）式可知, 参数ε0 , ε, R1 , R0 都是定值。
所以电容的变化量ΔC 与液位变化式(2) 变形可得:CH = a0 + b0 H ( a0 和b0 为常数) (4)。
可见, 传感器的电容量值CH 的大小与电容器浸入液体的深度H 成线性关系。
由此, 只要测出电容值便能计算出水位。
液位高度与电容变化曲线三、电容测量电路设计3.1测量电路本设计采用二极管T形网络（双T电桥）如下图所示。
它是利用电容器充放电原理组成的电路。
其中e是高频电源，提供幅值电压为E的对称方波；C1和C2为差动电容传感器；D1和D2为两只理想二极管；R1和R2为固定电阻，且R1=R2；RL 为负载电阻（或后接仪器仪表的出入电阻）。
该电路的工作原理如下：当电源为正半周时，二极管D1导通而D2截止，其等效电路如图（b)所示。
此时电容C1很快充电至E，电源e经R1以电流I1向负载RL供电；与此同时，电容C2经R2和RL放电，放电电流I2(t)。
流经RL的电流IL(t)是I1和I2(t)之和，他们的极性如图（b）所示。
当电源e为负半周时，二极管D2导通而D1截止，其等效电路如图（c)所示。
此时电容C1很快充电至E，电源e经R1以电流I1向负载RL供电；与此同时，电容C2经R2和RL放电，放电电流I2(t)。
流经RL的电流IL(t)是I1和I2(t)之和，他们的极性如图（c）所示。
利用电路分析可以求得电源e的负半周内电路的输出为：式中，为电容C1的放电时间常数。
同理，在电源e的正半周期内电路的输出为式中，为电容C2的放电时间常数。
由此可得输出电流的平均值为式中，f为电源e的频率；k1、k2为系数，输出电压的平均值为适当选择电路中元件的参数以及电源频率f，则上式中指数项所引起的误差可以小于1%。
式中，k为常数，为电容传感器测量时的电容变化量。
二极管T形网络电路特点：（1）e，C1 ，C2接地；（2）工作电平高，D1 ，D2工作在线性区灵敏度与电源幅值和频率有关；（3）输出电压高；（4）输出阻抗与C1 、C2无关，与R1 ，R2同数量级，可用mA或A 表直接测量；（5）RL影响电容放电速度，宜小些，RL＝1k时，上升时间20s，可测量动态信号。
四、电信号放大电路设计4.1整流电路将模拟电压转化为数字信号所用的转换芯片为ADC0809，它仅能将单极性电压转换为数字量，所以我们将测量电路转换后的电压先经整流电路、滤波器和稳压电路将输入电压变为单极性电压供给放大电路。
4.2放大电路由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大，如图3-3所示，采用最基本的比例运算反放大电路.图3-3 比例放大电路要将30mV电压放大成5V，根据公式U=-（R1/R2）Uo,所以选择R1=500K,R2=3K，R4=R1//R2,,后边的是一个反相器，把第一个运放得到的电压反相成正的，其中R3=R5=1K,R6=R3//R5。
五、AD转换电路及与单片机接口本设计采用A/D转换器ADC0809。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，由于输出级有8位三态输出锁存器，因而0809的数据输出端可以直接与单片机的数据总线连接。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。
直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上.ADC0809转换是采用逐次比较的方法完成A/D转换的，由单一的+5V 供电，片内带有锁存功能的8路选一的模拟开关，由A，B，C引脚的编码来确定所选通道。
0809完成一次转换需要100us左右，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到MCS-51的数据总线上，通过适当的外接电路，0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
液位高度与电压变化曲线：图5-1 ADC0809与单片机的接口电路六、误差分析6.1误差来源误差来源主要包括：温度对结构尺寸参数的影响温度对介电常数的影响结构设计中边缘效应的影响结构设计中采用绝缘材料的影响寄生电容的干扰的影响6.2影响液位测量的主要因素温度常常是影响液位测量精度的一个主要因素，在不同温度下，传感器所用材料都将发生不同程度的尺寸变化，这些都将影响传感器的精度。
同时，各种介质的介电常数也是随温度的变化而变化的。
所以应当选用适当的温度补偿电路，减小温度带来的影响。
七、总结一个多星期的课程设计忙碌而充实，对于这次的测控电路课程设计，总的来说基本完成了课设的任务要求，从这次的课程设计当中也学会了许多的东西，在平时当中我们设计的的程序比较简单，趋于理论化，而这次的课程设计题目趋于生活的实际，做起来有较大的兴趣。