時(shí)間：2022-01-30 13:50:56
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電容式傳感器，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
因?yàn)榛旌闲盘?hào)ICT藝得到廣泛的采用，這種技術(shù)允許芯片設(shè)計(jì)師優(yōu)化芯片的模擬和數(shù)字子系統(tǒng)，以構(gòu)建具有前所未有的靈敏度和耐用性的電容式傳感器，而且成本是機(jī)械式開關(guān)所不能比擬的。
如何工作
電容式傳感器基本上可以分成三類：電場(chǎng)傳感器、基于弛張振蕩器的傳感器以及電荷轉(zhuǎn)移(QT)器件。電場(chǎng)傳感器通常會(huì)產(chǎn)生數(shù)百kHz的正弦波，然后將這個(gè)信號(hào)加在電容一個(gè)極板的導(dǎo)電盤上，并檢測(cè)另外一個(gè)導(dǎo)電盤上的信號(hào)電平。當(dāng)用戶的手機(jī)或另外的導(dǎo)體對(duì)象接觸到兩個(gè)盤的時(shí)候，接收器上的信號(hào)電平將改變。通過解調(diào)和濾波極板上的信號(hào)，可能獲得一個(gè)直流電壓，這個(gè)電壓隨電容的改變而變化；將這個(gè)電壓施加在閾值檢測(cè)器上，即可以產(chǎn)生觸摸／無觸摸的信號(hào)。
弛張振蕩器使用了一個(gè)電極盤，其上的電極電容構(gòu)成了鋸齒波振蕩器中的可變定時(shí)單元。通過將恒定電流饋入到電極線，電極上的電壓隨時(shí)間線性增加。該電壓提供給比較器一個(gè)輸入，而比較器的輸出連接到一個(gè)與電極電容并行連接的接地開關(guān)上。當(dāng)電極電容充電到一個(gè)預(yù)先確定的閾值電壓時(shí)，比較器改變狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作一對(duì)定時(shí)電容放電，打開開關(guān)，這個(gè)動(dòng)作將周期性的重復(fù)下去。其結(jié)果是，比較器的輸出是脈沖串，其頻率取決于總的定時(shí)電容的值。傳感器根據(jù)不同的頻率改變來報(bào)告觸摸／無觸摸狀態(tài)。
QT器件利用了一種稱為電荷保持的物理原理。舉例來說，開關(guān)在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)施加一個(gè)電壓到感應(yīng)電極上對(duì)其充電，之后開關(guān)斷開，第二個(gè)開關(guān)再將電極上的電荷釋放到更大的一個(gè)采樣電容中。人手指的觸摸增大了電極的電容，導(dǎo)致傳輸?shù)讲蓸与娙萆系碾姾稍黾樱蓸与娙菀虼烁淖儯瑩?jù)此就能得出檢測(cè)結(jié)果。
QT器件在突發(fā)模式采樣之后即進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，這種方法能提供比競(jìng)爭(zhēng)方案更高的動(dòng)態(tài)范圍和更低的功耗，而自動(dòng)校準(zhǔn)例程可以補(bǔ)償因?yàn)榄h(huán)境條件改變帶來的漂移。更重要的是，這種方法足夠靈敏，在電流透過厚的面板時(shí)不需要一個(gè)參考地連接，因此適合電池供電的設(shè)備。Quantum(量研公司)的QT芯片就是采用這種方法。
應(yīng)用實(shí)例
QT芯片出現(xiàn)在一系列具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中，如微波爐和爐灶面控制。它在這些應(yīng)用中必須承受很高的濕度、污染挑戰(zhàn)。而便攜式電子產(chǎn)品也經(jīng)常面對(duì)這種情況，它們所處的環(huán)境經(jīng)常變化，因此QT傳感器也非常適合這種應(yīng)用。QT傳感器在干擾下的高電阻對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來說至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兏浇?jīng)常有很強(qiáng)的輻射源，如：PC、手機(jī)等。
因?yàn)檫@個(gè)原因，QT芯片越來越多地在便攜式設(shè)備中出現(xiàn)。很多領(lǐng)先的亞洲OEM廠商都采用了這種技術(shù)，包括DEC、JW Digital、松下和Microstar。例如，在JWM一811 0閃存播放器中就采用了QTl080，而Microstar在其Mega Player536 MP3播放器中采用了QTll01。這些芯片可以工作在2．8―5．5V電源電壓下，吸收的電流大約為40 L1 A，專門針對(duì)移動(dòng)電子產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，采用了5mm x5mm x 0．8mm QFN封裝，這種封裝是空間有限的手機(jī)和遙控設(shè)備所必需的。QTl 0 8 0支持8個(gè)獨(dú)立的按鍵通道，QTll01支持10個(gè)通道。兩個(gè)芯片都包括鄰近按鍵抑制(AKSTM)功能，可以確保芯片正確地識(shí)別手指的位置。這個(gè)概念很簡(jiǎn)單，通過比較鄰近按鍵的信號(hào)電平來確定最大值，這樣就能確定“真正的”手指位置。設(shè)計(jì)者可以自行選擇是否啟用AKS功能。QTl080利用一個(gè)硬件狀態(tài)線連接每個(gè)輸入通道，而QTll01通過一個(gè)串行連接輸出。像所有的QT芯片一樣，這兩種方法都利用擴(kuò)譜搜索自動(dòng)校準(zhǔn)，使噪聲抑制最大化。
一般可用多輸入通道實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)按鍵或旋轉(zhuǎn)按鍵，而專用的QT系列芯片只用三個(gè)分辨率為7位(128點(diǎn))的通道就能實(shí)現(xiàn)高分辨率線性滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)界面。例如QT511(該芯片的主要目標(biāo)應(yīng)用也是便攜式電子產(chǎn)品)使用三個(gè)感應(yīng)通道來驅(qū)動(dòng)通用電氣公司的一位發(fā)明家于1978年設(shè)計(jì)的電極圖形，可返回一個(gè)128點(diǎn)的結(jié)果。
其他可能性
很多設(shè)計(jì)師都利用QT芯片來替代電阻式觸摸屏。因?yàn)樵摲椒ㄖ恍枰獙瓮该鲗愉佋O(shè)在屏幕上用于感測(cè)，與多層電阻式技術(shù)相比，對(duì)光線的吸收大大降低。OEM廠家還使用多通道傳感器來實(shí)現(xiàn)可編程的不透明觸摸表面，面板的配置由軟件來調(diào)配，這能幫助降低材料成本。同樣的辦法還為用戶依據(jù)個(gè)人喜好配置觸摸屏提供了可能，用戶可從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器下載規(guī)格，或者自己運(yùn)行一個(gè)配置程序。
關(guān)鍵詞：糧食水分；電容式；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TS211.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
前言
糧食是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事[1]。在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過程中，糧食的含水率是影響其質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。糧食中的水分按物理性質(zhì)可分為游離水（自由水）和結(jié)合水（結(jié)晶水）。游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食顆粒內(nèi)部的毛細(xì)管內(nèi)和分子間隙中的水分；結(jié)合水是通過化學(xué)作用吸附在糧食細(xì)胞內(nèi)或糧食分子結(jié)構(gòu)中的水分。游離水具有普通水的一般性質(zhì)，其對(duì)糧食的質(zhì)量有著重要的影響，糧食的含水率就是指游離水占糧食重量的百分比[2]。
糧食剛收獲時(shí)一般內(nèi)部都含有較高的水分，高含水率會(huì)促使糧食生命活動(dòng)旺盛，容易造成糧食發(fā)熱、霉變、生蟲和其他的生化反應(yīng)。為了確保糧食的安全儲(chǔ)藏，必須對(duì)收獲后的糧食進(jìn)行及時(shí)干燥，將其含水率降至安全儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。因此，糧食水分檢測(cè)技術(shù)在糧食干燥過程中顯得尤為重要。
1 糧食水分的檢測(cè)方法
糧食水分的檢測(cè)方法主要有直接法和間接法。直接法通過對(duì)糧食進(jìn)行加熱干燥后直接測(cè)量其水分的含量。這種檢測(cè)方法是一種基準(zhǔn)法，測(cè)量時(shí)不會(huì)改變樣品的性質(zhì)，但它是一種間歇式的測(cè)量方法，一般需要較長(zhǎng)的測(cè)量周期，根據(jù)所使用的方法不同，測(cè)量時(shí)間大約需要十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食水分含量的連續(xù)測(cè)量。間接法是通過測(cè)量與水分含量變化相關(guān)的物理量從而得到糧食的水分含量，因此容易實(shí)現(xiàn)水分的在線測(cè)量。間接法包括化學(xué)法、電導(dǎo)法、電容法、中子法、微波法、光學(xué)法等[5]。其中，電容法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快以及價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但其受外界影響的因素較多，數(shù)據(jù)處理也相對(duì)復(fù)雜。
2 電容式糧食水分傳感器及原理
電容式糧食水分傳感器是依據(jù)電容法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，其原理是：在常溫下，干燥糧食的介電常數(shù)為2～4，而水的介電常數(shù)約為80。糧食干質(zhì)的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的介電常數(shù)。當(dāng)電容式水分傳感器以糧食作為極間介質(zhì)時(shí)，糧食含水率的變化必將引起其介電常數(shù)的相對(duì)變化，在電容器極板面積和極板間距不變的條件下，可以通過測(cè)量此電容器的電容值變化來測(cè)定糧食的相對(duì)介電常數(shù)值，由此得出被測(cè)糧食的含水率[6]。
目前，常見的電容式糧食水分傳感器的極板結(jié)構(gòu)主要有2 種型式：圓筒型和平行極板型[7]。
2.1 圓筒式電容傳感器
圓筒式電容傳感器一般是把傳感器的電容極板制作成同心軸圓柱形，即類似量筒或量杯的形狀，2塊圓形極板的中空部分是糧食的采樣區(qū)域。
圓筒式電容傳感器的極板結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖中圓筒式電容傳感器的高為L(zhǎng)，內(nèi)極板為半徑為r，外極板半徑為R，當(dāng)L>>R-r時(shí)，可忽略圓柱的邊緣效應(yīng)。當(dāng)2極板分別帶有電荷+q和-q時(shí)，電荷均勻的分布在兩極板的表面上，則圓柱每單位長(zhǎng)度的所帶電荷量絕對(duì)值為λ（λ=q/L）。由于電容傳感器兩極板具有軸對(duì)稱性，那么兩極板間離圓柱軸線距離為s處的電場(chǎng)強(qiáng)度E為：
其中，為真空介電常數(shù)。
兩極板間的電勢(shì)差ΔU為：
則圓筒式傳感器的電容為：
當(dāng)電容傳感器兩極間放入介電常數(shù)為的被測(cè)樣品時(shí)，其相對(duì)介電常數(shù)為：
極板電容值則變?yōu)椋?/p>
由上式可以看出，當(dāng)糧食內(nèi)部的含水量變化時(shí)，其相對(duì)介電常數(shù)也會(huì)相應(yīng)改變，從而導(dǎo)致電容傳感器的輸出電容值發(fā)生變化。因此，可以通過測(cè)量電容傳感器的電容值來得出被測(cè)糧食的含水率。這就是圓筒式電容傳感器測(cè)量糧食含水率的工作原理。
圓筒式電容傳感器在使用時(shí)一般需要垂直接入或嵌入到干燥機(jī)的糧食流道中[8]，其占用了較大的高度空間，不適用于低矮體積小的干燥機(jī)。此外，圓筒式電容傳感器內(nèi)部的間斷啟閉采樣裝置常有堵塞或機(jī)械故障等問題的發(fā)生，需要工作人員停機(jī)給予維修。
2.2 平行極板式電容傳感器
平行極板式電容傳感器是由2塊相對(duì)的平行極板構(gòu)成的，2塊平行極板中間的部分是糧食的采樣區(qū)域。
平行極板式電容傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
其極板的電容計(jì)算公式為：
式中，為真空介電常數(shù)，為被測(cè)物料的相對(duì)介電常數(shù)，A為電容極板的面積（），D為兩極板間的距離。
當(dāng)2塊電容極板間充滿被測(cè)糧食時(shí)，其內(nèi)部空間可以抽象成是由糧食的干質(zhì)、糧食中的水分和糧食顆粒孔隙中的空氣3者所組成的。設(shè)3者的介電常數(shù)分別為、、。則此時(shí)電容傳感器的電容值C為[9]：
式中，，e為兩極間糧食的孔隙比，為糧食干質(zhì)的容重，M為被測(cè)糧食的含水率。
上式給出了電容傳感器電容值與其影響因素之間的關(guān)系，只要確定了相關(guān)的影響因素，就可以用所測(cè)極板電容值來反應(yīng)被測(cè)糧食的水分含量。
將平行極板式電容傳感器應(yīng)用在糧食干燥裝置上進(jìn)行在線測(cè)量糧食水分時(shí)，需要糧食從極板間流過，這樣會(huì)導(dǎo)致安裝十分困難。且為了提高傳感器的靈敏度，通常需要加大極板相對(duì)面積來實(shí)現(xiàn)傳感器的初始電容值的增加，因此，在用于對(duì)傳感器體積有特殊要求的場(chǎng)合時(shí)則受到了一定的限制。如果用減小傳感器極板間距的方法來保證靈敏度，則傳感器的量程又會(huì)受到直接限制[10]。
3 電容檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
目前，根據(jù)不同的水分檢測(cè)技術(shù)而生產(chǎn)出來的水分儀種類有很多，它們按市場(chǎng)的不同需求被應(yīng)用在各種場(chǎng)合中。電容檢測(cè)技術(shù)作為眾多檢測(cè)方法之一，以其諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。研究人員也針對(duì)電容式傳感器的影響因素提出了很多解決方法。例如，將平行極板式電容傳感器的2塊極板置于同一平面上，成為了平板式電容傳感器，減小了安裝難度。給電容器加裝排糧輪來減小被測(cè)糧食緊實(shí)度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響等。但電容式水分傳感器領(lǐng)域仍有很大的研究空間。提高檢測(cè)精度和在線檢測(cè)的穩(wěn)定性等難題，還需要研究人員深入探索加以解決。
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關(guān)鍵詞：手寫筆；電容式觸摸；有源
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2013.4.002
還記得手寫筆是早期PDA類型設(shè)備的常用文本輸入和導(dǎo)航控制工具嗎？在那時(shí)，電阻式觸摸屏技術(shù)在大多數(shù)初始觸摸屏設(shè)計(jì)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著感測(cè)層位于前面板后的光滑、閃亮的電容式觸摸屏的出現(xiàn)，手寫筆的使用減少了，但是為期不長(zhǎng)。
現(xiàn)在消費(fèi)者將其平板電腦和智能手機(jī)看作用于創(chuàng)建內(nèi)容的設(shè)備，而不是僅僅用于訪問或使用內(nèi)容。手寫筆是一個(gè)自然的選擇，為輸入文本、做筆記和畫圖等任務(wù)提供了令人熟悉的精確的筆一樣的體驗(yàn)。
圖1電阻式觸摸傳感器，比如在普通堆棧中的那些傳感器，提供了實(shí)現(xiàn)筆和手寫筆輸入的成本較低的較簡(jiǎn)單方法。然而，它們沒有其他替代技術(shù)的光學(xué)清晰度和可靠性。
屏幕之下
使用電阻式技術(shù)，機(jī)械傳感器安裝在顯示屏和嵌入式控制器的頂部（圖1），傳感器包括一個(gè)柔性聚酯頂層和一個(gè)剛性玻璃底層，它們使用空氣和/或絕緣點(diǎn)分隔開來。
兩層各自的內(nèi)表面涂有透明的金屬氧化物涂層（銦錫氧化物或ITO），施加電壓時(shí)有助于在每一層形成梯度。當(dāng)手寫筆壓下柔性薄膜時(shí)會(huì)接觸到下部的電阻層，從而激活信號(hào)。
各層之間的控制電子交替電壓，經(jīng)過后續(xù)的X和Y坐標(biāo)到達(dá)觸摸屏控制器。而后，觸摸屏控制器數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺PU用于處理。
在電阻式觸摸系統(tǒng)中實(shí)施手寫筆功能相對(duì)簡(jiǎn)單直接，電阻式觸摸傳感器經(jīng)設(shè)計(jì)提供用于手寫筆和手指的優(yōu)化性能。而現(xiàn)在，電容式觸摸是從蜂窩電話到電子閱讀器、平板電腦以及筆記本電腦的大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的首選技術(shù)。
電容式觸摸技術(shù)提供了豐富的用戶體驗(yàn)，由于具備出色的光學(xué)特性，以及電阻式觸摸系統(tǒng)所不具備的堅(jiān)如磐石的可靠性，因此帶來了更清晰、更新穎的顯示性能。不過，用于電容式觸摸技術(shù)的手寫筆實(shí)施方案并不簡(jiǎn)單，需要考慮諸多因素。
感應(yīng)技術(shù)：良好的性能，更高的成本
評(píng)估現(xiàn)有的潛在手寫筆技術(shù)，設(shè)計(jì)工程師有三種可能的選擇：感應(yīng)技術(shù)，無源電容式手寫筆，以及有源電容式手寫筆，多年以來，感應(yīng)技術(shù)方法一直非常盛行，尤其是在圖形輸入板和平板電腦中。
感應(yīng)技術(shù)包括一個(gè)印刷電路板（PCB）傳感器，一個(gè)混合信號(hào)IC控制器、驅(qū)動(dòng)器軟件，以及一個(gè)手寫筆。傳感器位于LCD和背光裝置的下部，傳感器是由銅軌道構(gòu)成的，在X和Y方向提供大量的重疊的天線線圈。這些線圈發(fā)射電磁信號(hào)，可以使用帶有有源或無源電路的專用電磁筆檢測(cè)信號(hào)。
磁場(chǎng)的能量維持電路運(yùn)作，將能量從傳感器處轉(zhuǎn)移到電磁筆中，筆的自有電路接收能量，一個(gè)電感器/電容器與頻率共振以確定其數(shù)值。然后，能量反射回到傳感器，作為模擬信號(hào)被接收，并傳輸?shù)娇刂破鱅C，從而提供位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
圖2除了電容式觸摸傳感器，還需要一個(gè)附加的傳感器用于感應(yīng)式有源手寫筆技術(shù)。這個(gè)附加的傳感器增加了成本和設(shè)備的厚度，但是提供了最商勝能的觸摸和手寫筆解決方案。
感應(yīng)方法具有良好的性能，但其實(shí)施方案往往比較昂貴（圖2），感應(yīng)手寫筆運(yùn)作所需的額外堆疊層增加了設(shè)備的厚度，需要附加的電路，并且增加了相關(guān)的成本。
無源電容式手寫筆：中等性能、低成本
無源電容式手寫筆基于投射電容式場(chǎng)電荷轉(zhuǎn)移感測(cè)技術(shù)，提供了具有中等性能水平的低成本解決方案，廣泛用于蜂窩電話和較新的平板電腦設(shè)備，在手指等物體接近或觸摸屏幕的表面時(shí)，投射電容式觸摸屏通過測(cè)量所引起的電容的微小變化來運(yùn)作。
用于電荷收集的電容至數(shù)字轉(zhuǎn)換（capacitive-to-digital conversion，CDC）技術(shù)和電極結(jié)構(gòu)（通常是位于顯示屏頂部的透明傳感器薄膜）的空間排列的組合，對(duì)于整體性能產(chǎn)生了很大的影響。這種組合也有助于推動(dòng)方案的實(shí)施。
業(yè)界有兩種安排和測(cè)量電容變化的基礎(chǔ)方法：自電容和互電容。使得電容式觸摸屏能夠可靠地報(bào)告和跟蹤多個(gè)同時(shí)觸摸點(diǎn)的唯一方法，是測(cè)量傳輸和接收電極安排為正交組合處的互電容。
采用自電容方案，測(cè)量整行或整列的電容變化，當(dāng)用戶觸摸兩個(gè)位置時(shí)會(huì)導(dǎo)致位置模糊。在實(shí)際中，自電容僅適用于單一觸摸或非常有限的雙觸摸應(yīng)用。
觸摸屏中的傳感器包括一個(gè)或多個(gè)位于透明基板材料上（通常為PET或玻璃）的圖案化透明導(dǎo)體層，傳感器位于顯示屏上。為了構(gòu)建一個(gè)能夠通過玻璃或塑料前面板來解析一個(gè)或多個(gè)手指觸摸的傳感器產(chǎn)品，需要采用完全的正交網(wǎng)格電極。
圖3使用maXTouch觸摸控制器來同時(shí)支持觸摸和電容式手寫筆的各種電容式傳感器堆疊之一，這項(xiàng)技術(shù)提供了高性能的有源手寫筆解決方案，且不會(huì)增加成本或犧牲性能。
通常情況下，圖案化導(dǎo)體（電極）是由蝕刻圖案ITO制成的，這是一種高透明性材料，既具有良好的光學(xué)清晰度，同時(shí)可保持稍低的電阻系數(shù)。ITO可以用于制造真正的傳感器矩陣，唯一的觸摸敏感區(qū)域是行電極和列電極相互結(jié)合位置附近。
使用插補(bǔ)方法，在單一觸摸的中心位置可以獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的分辨率。在需要唯一確定數(shù)個(gè)鄰近觸摸點(diǎn)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)困難，因?yàn)檫@需要高電極密度。
這意味著行和列的間距必需達(dá)到5mm左右或更小，而這是拇指和食指兩指之間指尖距離所測(cè)量出，方法是兩指合在一起，然后除二再分開。廣泛的測(cè)試已經(jīng)證實(shí)10～12 mm的分隔距離，可以在空間分辨率和增加傳感器復(fù)雜性之間建立最佳的折衷權(quán)衡。
高電極密度實(shí)現(xiàn)了另一個(gè)重要的特性：使用無源導(dǎo)電的手寫筆。只要使用正確的傳感器設(shè)計(jì)和非常先進(jìn)的觸摸追蹤算法，便有可能使用一個(gè)筆尖尺寸為3～5 mm的簡(jiǎn)單無源導(dǎo)電手寫筆。
有源手寫筆：出色的性能，較低的總體成本
第三種手寫筆實(shí)施方案是有源手寫筆，這項(xiàng)技術(shù)包括投射電容式場(chǎng)觸摸屏的出色性能和特性，集成了一個(gè)能夠檢測(cè)場(chǎng)的存在并與觸摸屏控制器通信的手寫筆。
例如，愛特梅爾的maXStylusmXTS100有源手寫筆支持其maXTouch觸摸屏控制器，這些技術(shù)的組合簡(jiǎn)化了硬件，并且降低了總體解決方案的成本，因?yàn)閮H僅需要與maXTouch控制器接口的單一ITO傳感器，用于檢測(cè)手指觸摸和手寫筆接近。
通過系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和串行接口，系統(tǒng)主控制器與maXTouch芯片組接口，用于觸摸和手寫筆數(shù)據(jù)。這種同時(shí)觸摸和手寫筆能力稱作多重感測(cè)（multiSense）功能性。
mXTS100器件采用電容式感測(cè)來檢測(cè)有源maXTouch傳感器的存在，并且響應(yīng)其自有的信號(hào)以指示位置、壓力、按鈕點(diǎn)擊定時(shí)，以及其它信息。maXTouch控制器通過傳感器接收手寫筆信息，同時(shí)檢測(cè)手指觸摸操作。
在maXTouch控制器檢測(cè)到手寫筆的存在之后，激活專用算法來處理手寫筆數(shù)據(jù)，從而提供高線性度和高分辨率。更多的處理提供出色的手掌抑制特性，從而帶來暢順舒適的像筆一樣的手寫筆書寫體驗(yàn)。
此外，使用1 mm筆尖直徑和140Hz快速幀率，maXStylus有源手寫筆能夠提供快速、準(zhǔn)確的手勢(shì)捕獲，比如在觸摸屏上的輕擊。
結(jié)論
關(guān)鍵詞：電容傳感器；測(cè)厚儀；誤差
1 概述
電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、分辨率高，可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，并能在高溫、輻射和強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作，目前，在自動(dòng)檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。電容式測(cè)厚儀是用于測(cè)量金屬帶材在軋制過程中厚度在線檢測(cè)的儀器，傳統(tǒng)的方法是采用兩電容并聯(lián)構(gòu)成差動(dòng)結(jié)構(gòu)來檢測(cè)金屬帶材的厚度，該方法會(huì)隨著帶材在線檢測(cè)過程中波動(dòng)的幅度增大而誤差增大。文章提出了一種改進(jìn)型電容測(cè)厚儀，采用獨(dú)立電容進(jìn)行檢測(cè)，較原方法，誤差降低。
2 差動(dòng)式電容傳感器
現(xiàn)有的這種金屬帶材測(cè)厚儀，其工作原理是在被測(cè)帶材的上下兩側(cè)各放置一塊面積相等，與帶材距離相等的極板，如圖1所示。這樣極板與帶材就構(gòu)成了兩個(gè)電容器C1，C2，把兩塊極板用導(dǎo)線連接起來成為一個(gè)極，而帶材就是電容的另一個(gè)極，在電路中C1、C2屬于并聯(lián)方式，其總電容為C1+C2。金屬帶材在軋制過程中不斷向前送進(jìn)，如果帶材厚度發(fā)生變化，電容測(cè)厚儀傳感器將引起它與上下兩個(gè)極板間距變化，從而引起電容量的變化。如果將總電容量作為交流電橋的一個(gè)橋臂，電容的變化量DC引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過放大、整流、濾波即可在儀表上顯示出帶材的厚度。
將（4）式與（3）式進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，只要金屬帶材不是處于兩極板中心位置，將產(chǎn)生的位置誤差。但是，金屬帶材在線檢測(cè)過程中必定存在上下波動(dòng)，即使采取一定的措施，仍存在誤差，該誤差是由于兩電容并聯(lián)所造成的。傳統(tǒng)的電容測(cè)厚儀測(cè)厚精度較低，并且為了使帶材盡可能的處于中心位置，也加大了操作的難度。所以，這種方法并不理想。
3 獨(dú)立電容傳感器
在電容器兩極板間的空隙中放入金屬板，很明顯電容器的電容值會(huì)改變，但不像改變電介質(zhì)那樣。當(dāng)放入金屬板后，金屬板在勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜電平衡，成為等勢(shì)體。于是，我們可以把它當(dāng)作等勢(shì)面而忽略厚度，厚度忽略后其板間距離可看作減少了x（x為金屬板厚度），故由C的決定式可得電容增大，增大部分即由金屬板厚度引起的。基于此思想，可以把金屬帶材假設(shè)成放入電容器兩極板間的一個(gè)等勢(shì)體[4]。
在被測(cè)金屬帶材的上、下面對(duì)應(yīng)位置各安置一塊電容傳感器的極板，這兩塊極板構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的電容傳感器。假設(shè)金屬帶材上、下極板之間的距離固定為d0（即獨(dú)立電容初始極板間距離為d0），帶材的上表面與上極板間距為d1，帶材的下表面與下極板間距為d2，帶材的厚度為x，則d0=d1+x+d2。不論被測(cè)帶材是否處于中心位置，也不論被測(cè)帶材上下波動(dòng)如何，只要厚度x一定時(shí)，那么電容兩極板間距d0-x=d1+d2即為固定值。通過測(cè)量（5）式中的Cx即可確定金屬帶材x的厚度。
這樣，通過測(cè)量獨(dú)立電容器的電容值，克服了并聯(lián)式電容器存在的原理性誤差的缺點(diǎn)，解決了金屬帶材傳輸過程存在的上下波動(dòng)的問題。
由于式（5）中厚度x與輸出電容Cx為非線性關(guān)系，可采用放大倍數(shù)足夠大，輸入阻抗足夠高的運(yùn)算放大器作為后續(xù)理想的測(cè)量電路，該電路將電容又轉(zhuǎn)化成電壓輸出。不過此時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓與帶材厚度x成線性關(guān)系，解決了變極距式電容傳感器的非線性問題。
4 結(jié)束語
文章提出了獨(dú)立電容傳感器檢測(cè)金屬帶材厚度的原理和方法，完全消除了被測(cè)帶材在測(cè)量過程中上、下波動(dòng)對(duì)厚度檢測(cè)的影響。由于輸出的電容變化值十分微小，不能直接為目前的顯示儀表所顯示，所以借助運(yùn)算放大器測(cè)量電路，將其轉(zhuǎn)換成與厚度x成單值函數(shù)關(guān)系的電壓。該方法操作簡(jiǎn)單，提高了測(cè)量精度。
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關(guān)鍵詞：MEMS壓力傳感器；惠斯頓電橋；硅薄膜應(yīng)力杯；硅壓阻式壓力傳感器；硅電容式壓力傳感器
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2009.06.015
本文于2009年3月22日收到。顏重光：高工，上海市傳感技術(shù)學(xué)會(huì)理事，從事IC應(yīng)用方案的設(shè)計(jì)策劃和客戶應(yīng)用技術(shù)支持。
MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。
MEMS壓力傳感器可以用類似集成電路(IC)設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝，進(jìn)行高精度、低成本的大批量生產(chǎn)，從而為消費(fèi)電子和工業(yè)過程控制產(chǎn)品用低廉的成本大量使用MEMS傳感器打開方便之門。使壓力控制變得簡(jiǎn)單易用和智能化。傳統(tǒng)的機(jī)械量壓力傳感器是基于金屬?gòu)椥泽w受力變形，由機(jī)械量彈性變形到電量轉(zhuǎn)換輸出，因此它不可能如MEMS壓力傳感器那樣做得像IC那么微小，成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MEMS壓力傳感器。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械量傳感器。MEMS壓力傳感器的尺寸更小，最大的不超過1cm，使性價(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。
MEMS壓力傳感器原理
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上生成的微機(jī)電傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測(cè)量電路的。具有較高的測(cè)量精度、較低的功耗，極低的成本。惠斯頓電橋的壓阻式傳感器，如無壓力變化，其輸出為零，幾乎不耗電。其電原理如圖1所示。硅壓阻式壓力傳感器其應(yīng)變片電橋的光刻版本如圖2。
MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形的應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁，采用MEMS技術(shù)直接將四個(gè)高，精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在其表面應(yīng)力最大處，組成惠斯頓測(cè)量電橋，作為力電變換測(cè)量電路，將壓力這個(gè)物理量直接變換成電量，其測(cè)量精度能達(dá)0.01％～0.03％FS。硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖3所示，上下二層是玻璃體，中間是硅片，硅片中部做成一應(yīng)力杯，其應(yīng)力硅薄膜上部有一真空腔，使之成為一個(gè)典型的絕壓壓力傳感器。應(yīng)力硅薄膜與真空腔接觸這一面經(jīng)光刻生成如圖2的電阻應(yīng)變片電橋電路。當(dāng)外面的壓力經(jīng)引壓腔進(jìn)入傳感器應(yīng)力杯中，應(yīng)力硅薄膜會(huì)因受外力作用而微微向上鼓起，發(fā)生彈性變形，四個(gè)電阻應(yīng)變片因此而發(fā)生電阻變化，破壞原先的惠斯頓電橋電路平衡，產(chǎn)生電橋輸出與壓力成正比的電壓信號(hào)。圖4是封裝如IC的硅壓阻式壓力傳感器實(shí)物照片。
電容式壓力傳感器利用MEMS技術(shù)在硅片上制造出橫隔柵狀。上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器，上橫隔柵受壓力作用向下位移。改變了上下二根橫隔柵的間距，也就改變了板間電容最的大小，即壓力=電容量(圖5)。電容式壓力傳感器宴物如圖6。
MEMS壓力傳感器的應(yīng)用
MEMS壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子：如TPMS(輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng))、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機(jī)共軌壓力傳感器；消費(fèi)電子，如胎壓計(jì)、血壓計(jì)、櫥用秤、健康秤，洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器、洗衣機(jī)、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器；工業(yè)電子，如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等。
典型的MEMS壓力傳感器管芯(die)結(jié)構(gòu)和電原理如圖7所示，左是電原理圖，即由電阻應(yīng)變片組成的惠斯頓電橋，右是管芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。典型的MEMS壓力傳感器管芯可以用來生產(chǎn)各種壓力傳感器產(chǎn)品，如圖8所示。MEMs壓力傳感器管芯可以與儀表放大器和ADC管芯封裝在一個(gè)封裝內(nèi)(MCM)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)師很容易使用這個(gè)高度集成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品。
MEMS壓力傳感器Die的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售鏈
MEMS壓力傳感器Die的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售鏈如圖9所示。目前IC的4英寸圓晶片生產(chǎn)線的大多數(shù)工藝可為MEMS生產(chǎn)所用；但需增加雙面光刻機(jī)、濕法腐蝕臺(tái)和鍵合機(jī)三項(xiàng)MEMS特有工藝設(shè)備。壓力傳感器產(chǎn)品生產(chǎn)廠商需要增加價(jià)格不菲的標(biāo)準(zhǔn)壓力檢測(cè)設(shè)備。
對(duì)于MEMS壓力傳感器生產(chǎn)廠家來說，開拓汽車電子、消費(fèi)電子領(lǐng)域的銷售經(jīng)驗(yàn)和渠道是十分重要和急需的。特別是汽車電子對(duì)MEMS壓力傳感器的需要量近幾年激增，如捷伸電子的年需求量約為200～300萬個(gè)。
料位測(cè)量是物位測(cè)量中的一個(gè)分支。物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒狀固體、氣體之間的分界面位置，根據(jù)具體用途分為液位、料位和界位傳感器。
目前，我國(guó)主要是以原煤為發(fā)電燃料，大多數(shù)電廠鍋爐都采用煤粉向鍋爐供料。對(duì)于直吹式供料的鍋爐，煤倉(cāng)料位高低關(guān)系到鍋爐乃至發(fā)電系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。煤倉(cāng)料位過滿溢出，造成冒煤事故；煤倉(cāng)料位過低或排空會(huì)造成燃燒不穩(wěn)甚至滅火停機(jī)的大事故。對(duì)于中貯式供料的鍋爐，既有煤倉(cāng)，又有粉倉(cāng)，煤倉(cāng)粉位的控制尤為重要。煤粉倉(cāng)是燃料的中轉(zhuǎn)站，煤粉是用空氣傳輸?shù)模邿岬臍怏w使煤粉進(jìn)入煤倉(cāng)中就有了一定的“基溫”，一般在70°C左右，其作用是使煤粉有一定的離散性。可是，這個(gè)溫度使煤粉中的水分快速蒸發(fā)并被吸潮管排出倉(cāng)外，煤粉將越來越干燥，這種煤粉是極易集熱，集熱的最終結(jié)果是燃燒。燃燒加劇周圍乃至倉(cāng)內(nèi)的集熱，周而復(fù)始，惡性循環(huán)，這樣如不能及時(shí)的有效控制，其結(jié)局將是白白燒掉大量煤粉。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，自燃煤粉約占發(fā)電總用煤量的0.5%左右。另外，煤倉(cāng)煤粉爆炸的損失更大，多年來，煤倉(cāng)煤粉爆炸事故常有發(fā)生，給火電廠造成巨大損失。目前，最經(jīng)濟(jì)、最適用的方法是通過可靠的料位傳感器對(duì)煤倉(cāng)的煤位和粉位進(jìn)行監(jiān)控，使其始終處于最佳中轉(zhuǎn)適控狀態(tài)，這是火力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的首要保證。
二、原理及特點(diǎn)
火電廠目前采用的料位傳感器主要有重錘式、核輻射式、超聲波式和電容式。
1．重錘式料位傳感器
重錘式料位傳感器由伺服電動(dòng)機(jī)、懸有重錘的鋼絲繩、料位發(fā)信裝置以及帶微機(jī)的顯示儀表所組成。起動(dòng)后，微機(jī)發(fā)出降錘信號(hào)，伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)放下重錘，當(dāng)重錘碰到料面后，發(fā)信器發(fā)出信號(hào)給微機(jī)，使重錘停止下降并發(fā)出升錘信號(hào)，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使重錘上升，并發(fā)出料位信號(hào)值給顯示儀表。重錘升至倉(cāng)頂后電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，經(jīng)過一段延時(shí)后再重復(fù)上述動(dòng)作。顯示儀表上還有料位上、下限報(bào)警發(fā)信等裝置。重錘式料位傳感器可解決一定量程范圍內(nèi)的測(cè)量問題，典型的測(cè)量范圍可達(dá)60m，而且這種測(cè)量與蒸汽、灰塵無關(guān)，具有較高的測(cè)量精度。
2．核輻射式料位傳感器
放射源Co-60（半衰期5.26年）和Cs-137（半衰期32.2年）發(fā)射的g射線能夠穿透容器壁和容器內(nèi)的物料。在貯倉(cāng)下側(cè)裝有g(shù)射線接收器，隨著料面高度的變化，g射線穿過料層后的強(qiáng)度也不同，接收器檢測(cè)出射入的g射線強(qiáng)度并通過顯示儀表顯示出料位高度。
這是一種非接觸式測(cè)量法，無需在容器上穿孔而損壞容器，所以適用于危險(xiǎn)物品以及高溫高壓等惡劣環(huán)境下的測(cè)量。g射線對(duì)人體固然存在有害作用，但對(duì)于有限劑量，在妥善防護(hù)下并無危險(xiǎn)。
3．超聲波式料位傳感器
在貯倉(cāng)頂部對(duì)著料面裝有超聲波發(fā)生器和接收器。發(fā)生器發(fā)出的超聲波經(jīng)空氣層射至料面后就被反射，一部分反射被接收器所接收，由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時(shí)間乘以聲速就可計(jì)算出料位高度。由于空氣溫度的高低會(huì)影響聲波的傳播速度，所以還需測(cè)量空氣溫度以修正聲速。超聲波式料位傳感器適合于測(cè)量粒度較大的塊料料位。
4．電容式料位傳感器
電容式料位傳感器是采用測(cè)量容器的探頭與容器內(nèi)壁之間、兩探頭之間或探頭與同心測(cè)量管之間的電容，利用物料介電常數(shù)恒定時(shí)極間電容正比于料位的原理進(jìn)行工作的。
電容式料位傳感器的特點(diǎn)是無可動(dòng)部件，與物料密度無關(guān)，但要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，變化的介電常數(shù)在進(jìn)行連續(xù)測(cè)量時(shí)要加以補(bǔ)償，且需用高頻電路。
超聲波式和核輻射式料位傳感器多為國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品，如美國(guó)凱瑞（Kay-Ray）公司和馬格尼特（Magnitrol）公司的超聲波式料位計(jì)，精度可達(dá)0.25級(jí)；德國(guó)E+H（Endress+Hauser）公司的DU212和DU213，最小盲區(qū)是0.7m，此范圍以內(nèi)不能使用，最遠(yuǎn)距離受聲功率限制，只能測(cè)40m內(nèi)的料位；德國(guó)E+H公司的QG型為核輻射式料位傳感器，發(fā)射源的Co-60或Cs-137封裝在灌鉛的鋼保護(hù)罩內(nèi)，此罩設(shè)有可開閉的窗口，不用時(shí)關(guān)閉，以免輻射危害。接收器是管狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)100～1500mm，它安裝在與發(fā)射源相對(duì)應(yīng)的位置，若g射線發(fā)散角、距離和接收器三者相互配合，在整個(gè)量程范圍內(nèi)都能有效地檢測(cè)。
三、應(yīng)用
沈陽電力高等專科學(xué)校自動(dòng)控制研究所研制了重錘式料位傳感器，并把它應(yīng)用在670T/h鍋爐煤粉倉(cāng)的料位測(cè)量上。
（一）構(gòu)成原理
該重錘式料位傳感器的型號(hào)為SE-2，也稱智能料位儀，它主要由探測(cè)器和控制器組成。探測(cè)器由開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和重錘也稱探頭）組成，由重錘行程反映料位高度。控制器由單片機(jī)（8098）、顯示器、功率變換器和面板組成。面板采用PVC貼膜，具有數(shù)碼管顯示器、觸摸按鍵和指示燈。用軟件控制探測(cè)器中重錘的升降過程。
重錘固定在開關(guān)磁阻電機(jī)的鋼絲繩上，依靠自身重力隨繞線輪垂直下降某一單位高度，以提升電流的大小判斷重錘是否接觸到煤粉表面。若提升電流很小，說明重錘已接觸到煤粉，這時(shí)發(fā)出脈沖信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)至初始位置，使重錘提升至倉(cāng)頂復(fù)位，防止重錘被煤、粉淹埋。若煤或粉很少時(shí)，重錘繼續(xù)下降，分段采集信號(hào)，直到觸及到煤或粉位，或重錘下降到煤、粉位極限位置，再將重錘提到復(fù)位位置并報(bào)警，限位開關(guān)閉合，電機(jī)斷電，一次檢測(cè)結(jié)束，等待下一次檢測(cè)指令。
以單片機(jī)（8098）為主控單元的二次儀表接收光電開關(guān)輸送的磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行料位的數(shù)字顯示。
（二）特性
SE-2重錘式料位傳感器的主要特性如下：
①可在加料過程中自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，不受物料的塌落埋壓及沖擊等影響；
②其結(jié)構(gòu)可靠性高，適應(yīng)溫度高、灰塵大和煙霧濃的惡劣環(huán)境；
③具有手動(dòng)隨時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)定時(shí)檢測(cè)兩種功能；
④具備上、下限值報(bào)警功能和循環(huán)顯示多點(diǎn)料位高度功能；
⑤有可恢復(fù)性故障的恢復(fù)處理功能，不可恢復(fù)故障的重錘復(fù)位及故障信號(hào)的顯示報(bào)警；
⑥對(duì)不可恢復(fù)的重錘故障，可以用強(qiáng)制提升和下放重錘的功能來處理；
⑦操作簡(jiǎn)便，使用安全，測(cè)量精度高。
超聲波式料位傳感器適合于測(cè)量粒度較大的塊料料位。
4．電容式料位傳感器
電容式料位傳感器是采用測(cè)量容器的探頭與容器內(nèi)壁之間、兩探頭之間或探頭與同心測(cè)量管之間的電容，利用物料介電常數(shù)恒定時(shí)極間電容正比于料位的原理進(jìn)行工作的。
電容式料位傳感器的特點(diǎn)是無可動(dòng)部件，與物料密度無關(guān)，但要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，變化的介電常數(shù)在進(jìn)行連續(xù)測(cè)量時(shí)要加以補(bǔ)償，且需用高頻電路。
超聲波式和核輻射式料位傳感器多為國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品，如美國(guó)凱瑞（Kay-Ray）公司和馬格尼特（Magnitrol）公司的超聲波式料位計(jì)，精度可達(dá)0.25級(jí)；德國(guó)E+H（Endress+Hauser）公司的DU212和DU213，最小盲區(qū)是0.7m，此范圍以內(nèi)不能使用，最遠(yuǎn)距離受聲功率限制，只能測(cè)40m內(nèi)的料位；德國(guó)E+H公司的QG型為核輻射式料位傳感器，發(fā)射源的Co-60或Cs-137封裝在灌鉛的鋼保護(hù)罩內(nèi)，此罩設(shè)有可開閉的窗口，不用時(shí)關(guān)閉，以免輻射危害。接收器是管狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)100～1500mm，它安裝在與發(fā)射源相對(duì)應(yīng)的位置，若g射線發(fā)散角、距離和接收器三者相互配合，在整個(gè)量程范圍內(nèi)都能有效地檢測(cè)。
三、應(yīng)用
沈陽電力高等專科學(xué)校自動(dòng)控制研究所研制了重錘式料位傳感器，并把它應(yīng)用在670T/h鍋爐煤粉倉(cāng)的料位測(cè)量上。
（一）構(gòu)成原理
該重錘式料位傳感器的型號(hào)為SE-2，也稱智能料位儀，它主要由探測(cè)器和控制器組成。探測(cè)器由開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和重錘也稱探頭）組成，由重錘行程反映料位高度。控制器由單片機(jī)（8098）、顯示器、功率變換器和面板組成。面板采用PVC貼膜，具有數(shù)碼管顯示器、觸摸按鍵和指示燈。用軟件控制探測(cè)器中重錘的升降過程。
重錘固定在開關(guān)磁阻電機(jī)的鋼絲繩上，依靠自身重力隨繞線輪垂直下降某一單位高度，以提升電流的大小判斷重錘是否接觸到煤粉表面。若提升電流很小，說明重錘已接觸到煤粉，這時(shí)發(fā)出脈沖信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)至初始位置，使重錘提升至倉(cāng)頂復(fù)位，防止重錘被煤、粉淹埋。若煤或粉很少時(shí)，重錘繼續(xù)下降，分段采集信號(hào)，直到觸及到煤或粉位，或重錘下降到煤、粉位極限位置，再將重錘提到復(fù)位位置并報(bào)警，限位開關(guān)閉合，電機(jī)斷電，一次檢測(cè)結(jié)束，等待下一次檢測(cè)指令。
以單片機(jī)（8098）為主控單元的二次儀表接收光電開關(guān)輸送的磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行料位的數(shù)字顯示。
（二）特性
SE-2重錘式料位傳感器的主要特性如下：
①可在加料過程中自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，不受物料的塌落埋壓及沖擊等影響；
②其結(jié)構(gòu)可靠性高，適應(yīng)溫度高、灰塵大和煙霧濃的惡劣環(huán)境；
③具有手動(dòng)隨時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)定時(shí)檢測(cè)兩種功能；
④具備上、下限值報(bào)警功能和循環(huán)顯示多點(diǎn)料位高度功能；
⑤有可恢復(fù)性故障的恢復(fù)處理功能，不可恢復(fù)故障的重錘復(fù)位及故障信號(hào)的顯示報(bào)警；
關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)粘度；毛細(xì)管；自動(dòng)測(cè)量；單片機(jī)
中圖分類號(hào)TP216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）57-0174-02
油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量技術(shù)在生產(chǎn)過程中占有十分重要的位置，其測(cè)量方法大體分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種測(cè)量方法。手動(dòng)測(cè)量步驟繁瑣且測(cè)量精度低；而目前自動(dòng)測(cè)量技術(shù)大都電路復(fù)雜且設(shè)備制作成本高。本文所論述的全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置是在傳統(tǒng)的毛細(xì)管測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度較高，首先介紹下全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置的構(gòu)成及測(cè)量過程。
1 全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置構(gòu)成及測(cè)量過程
1.1 測(cè)量基本原理
本文設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置，采用毛細(xì)管作為測(cè)量元件，其工作原理是基于伯塞爾方程進(jìn)行測(cè)量的。其中運(yùn)動(dòng)粘度，其中c是粘度系數(shù)（mm2/s2）；t是試樣的平均流動(dòng)時(shí)間（s）；vt是運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s），粘度系數(shù)c是常量，測(cè)量時(shí)只需要測(cè)量出樣品流經(jīng)測(cè)量球的時(shí)間t值，然后依據(jù)公式便可以方便地計(jì)算出運(yùn)動(dòng)粘度值[1]的。
1.2 全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置
全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置主要由樣品測(cè)量管路系統(tǒng)；樣品位置檢測(cè)電路；鍵盤、顯示控制電路；油浴溫度控制系統(tǒng)和電源等組成。裝置的主要特點(diǎn)是粘度測(cè)量范圍寬（0.5mm2/s~5 000mm2/s)/40℃；（0.5mm2/s~2 000mm2/s）/100℃，測(cè)量精度高（0.001），適用于透明、半透明與不透明油品運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)量，該裝置還具有自動(dòng)清洗和自動(dòng)干燥處理功能。
1.3 樣品測(cè)量管路系統(tǒng)構(gòu)成及測(cè)量過程
樣品測(cè)量管路系統(tǒng)[2]是待測(cè)樣品注入、測(cè)量及排出的管路系統(tǒng)，包括：玻璃管測(cè)量球1個(gè)；二位三通電磁閥10個(gè)；樣品流通導(dǎo)管若干米；泄氣閥1個(gè)；真空瓶1個(gè)；真空泵1個(gè)；有機(jī)溶劑清洗液兩瓶等，該測(cè)量管路系統(tǒng)的主要功能是完成樣品采集、樣品檢測(cè)、管路清洗和干燥等項(xiàng)工作，這些工作都是在微控制器的控制下自動(dòng)完成的，下面介紹油品測(cè)量管路系統(tǒng)的工作過程。
1.3.1 自動(dòng)采樣過程
自動(dòng)測(cè)量[3]操作的第一步是采樣，采樣管路如圖1所示，首先將電磁閥6接到1位置，閥4接到1位置，閥二接到1位置，閥一接到1位置。保證采樣管路暢通。并將微量排氣閥稍微打開點(diǎn)，起到減壓作用。然后通過控制器啟動(dòng)真空泵，將樣品吸到測(cè)量球毛細(xì)管1中。接著微控制器監(jiān)測(cè)測(cè)量球C點(diǎn)狀態(tài)，當(dāng)樣品到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，微控制器發(fā)出指令停真空泵。
1.3.2 自動(dòng)控制停泵
當(dāng)被測(cè)樣品油到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，真空泵停止工作，同時(shí)控制電磁閥4接到2位置，電磁閥2接到2處，電磁閥3接到2處，目的使三支測(cè)量球中的樣品依靠重力下降，為獲得測(cè)量時(shí)間t做準(zhǔn)備。
1.3.3 運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)間t值的自動(dòng)測(cè)量
待測(cè)樣品在毛細(xì)管1中下降時(shí)，微控制器監(jiān)測(cè)A點(diǎn)，到達(dá)時(shí)，微控制器啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)樣品到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，微控制器停止計(jì)時(shí)。這是的計(jì)時(shí)時(shí)間為t1，然后通過微控制器保存t1的值。然后利用測(cè)量球中的樣品進(jìn)行第二次、第三次測(cè)量時(shí)間t2、t3值。重復(fù)三次得到三個(gè)時(shí)間值，即t1、t2、t3。然后求取其平均值，再將平均值與t1、t2、t3比較，依據(jù)公式算出相對(duì)誤差，將該誤差值與設(shè)定值誤差相比較，去掉誤差最大的時(shí)間t'值，取余下的兩個(gè)時(shí)間，再取這兩個(gè)時(shí)間值的平均值，該值便是最后的測(cè)量時(shí)間，然后依據(jù)公式計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度的大小。
1.3.4 測(cè)量管路的自動(dòng)排空過程
經(jīng)過三次自動(dòng)測(cè)量，獲得測(cè)量時(shí)間值，得到了運(yùn)動(dòng)粘度vt值。然后，需要排出管路及測(cè)量球中的被測(cè)樣品，對(duì)管路進(jìn)行自動(dòng)清洗和干燥，以保證下次測(cè)量時(shí)被測(cè)樣品的純凈度。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
硬件電路部分主要包括：傳感器及其轉(zhuǎn)換電路，C8051單片機(jī)電路等。被測(cè)樣品液面檢測(cè)傳感器及其轉(zhuǎn)換電路是將樣品液面的信號(hào)檢測(cè)出來，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號(hào)送給微控制器。
液面檢測(cè)傳感器及其轉(zhuǎn)換電路：
液面檢測(cè)傳感器及其轉(zhuǎn)換電路主要包括：三組電容式傳感器[4]、變壓器反饋式振蕩器、選頻放大器和電壓比較器組成。電容式傳感器有兩個(gè)極板，安裝時(shí)將兩個(gè)極板分別放置在毛細(xì)管外部?jī)蓚?cè)，共有三組電容式傳感器分別放置在測(cè)量球A、B、C三點(diǎn)處，如圖1-1所示。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量球中上升穿過電容器兩極板時(shí)，會(huì)引起電容式傳感器介電常數(shù)ε發(fā)生變化，即ε值增加；反之，當(dāng)介質(zhì)液面下降時(shí)，介電常數(shù)ε值會(huì)減少。依據(jù)公式計(jì)算Cx值，因此檢測(cè)樣品液面的位置就轉(zhuǎn)換成檢測(cè)電容器Cx值的變化量。將Cx與電感線圈組成振蕩電路來測(cè)量Cx值的大小。
3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理
全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置與手動(dòng)測(cè)量裝置在結(jié)構(gòu)上有很大不同，且測(cè)量精度高，下面看下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。
3.1 恒溫時(shí)間的確定
全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度裝置取樣數(shù)量取決于油品運(yùn)動(dòng)粘度的大小，粘度越大量就越小，采樣時(shí)間就越短些。取樣數(shù)量的不同將影響油品在浴中的恒溫時(shí)間，所以對(duì)全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置測(cè)定不同溫度下油品的恒溫時(shí)間與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的恒溫時(shí)間進(jìn)行了比較，以便找出合適的自動(dòng)粘度的操作條件，這里將手動(dòng)粘度儀與全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度自動(dòng)測(cè)量裝置的恒溫時(shí)間作下比較，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度自動(dòng)測(cè)量裝置在測(cè)定20℃運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)，恒溫時(shí)間在4min以上。
3.2 手動(dòng)測(cè)量和全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度自動(dòng)測(cè)量裝置測(cè)量結(jié)果比較
選取具有代表性的不同粘度范圍的幾種油品分別用兩種儀器進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表1所示。
由表1可以看出，兩種粘度儀測(cè)定結(jié)果的差值符合GB/T265-88規(guī)定的再現(xiàn)性要求，大部分測(cè)試結(jié)果也符合重復(fù)性的要求。
總之， 文章采用毛細(xì)管測(cè)量運(yùn)動(dòng)粘度的基礎(chǔ)上，利用電容式傳感器及其轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)液面的位置，輸出開關(guān)量電信號(hào)，利用C8051單片機(jī)完成計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)處理等工作，利用鍵盤復(fù)位，并且針對(duì)每一種功能進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。全自動(dòng)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量裝置比國(guó)外同類產(chǎn)品降低了設(shè)計(jì)成本，對(duì)國(guó)內(nèi)油品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)
[1]GB/T 265-88,石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法[S].
[2]陳剛，朱震剛，水嘉鵬.利用強(qiáng)迫震動(dòng)擺方法測(cè)量液體粘度系數(shù)的原理[J].物理學(xué)報(bào)，1999(3)：421-424.
【關(guān)鍵詞】 溫濕度傳感器 原理 故障 維護(hù) 記錄處理
溫濕度傳感器是一種能連續(xù)測(cè)量溫度和濕度變化的遙感儀器，在日常測(cè)報(bào)工作中，是容易出現(xiàn)故障的儀器之一。為滿足對(duì)觀測(cè)記錄“代表性、準(zhǔn)確性、比較性”的要求，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性，有必要對(duì)溫室傳感器的維護(hù)進(jìn)行研究。
1 溫濕傳感器的工作原理
芬蘭Vaisala公司生產(chǎn)的HMP45D溫濕度傳感器是目前我國(guó)氣象部門地面氣象觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)自動(dòng)氣象站上統(tǒng)一使用的測(cè)量氣溫和相對(duì)濕度的傳感器。該傳感器采用鉑電阻感應(yīng)元件（Pt100）測(cè)氣溫，是無源的電阻輸出；采用電容式薄膜聚合物感應(yīng)元件直接測(cè)相對(duì)濕度，是有源的0-1V電壓輸出。溫度和濕度感應(yīng)元件裝在傳感器頭部帶有濾膜的保護(hù)罩內(nèi)。
（1）溫室傳感器一般安裝在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)（室外），是可同時(shí)測(cè)量空氣溫度和濕度的遙感儀器。本站使用的為HMP45D的溫濕度傳感器，其鉑電阻溫度傳感器是一個(gè)用光刻工藝制作的微形鉑電阻，利用鉑電阻正比于溫度的變化的原理，通過測(cè)量鉑電阻值而測(cè)得溫度值。
（2）電容式薄膜聚合物濕度傳感器是利用薄膜聚合物材料吸濕后介電特性發(fā)生變化的原理來測(cè)量相對(duì)濕度的。其是以薄膜聚合物為介質(zhì)，用真空表面噴射鍍膜工藝在其上制作能透過水分子的表面膜電極并做成一個(gè)微形薄膜電容器。該電容器的電容量隨薄膜聚合物介質(zhì)吸附水分子的多少（取決于環(huán)境濕度的大小）而變化，再用測(cè)量電路將電容量的變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓（或電流）的變化，即通過測(cè)量輸出電壓（或電流）測(cè)得相對(duì)濕度。
傳感器的供電電壓一般為7-35VDC。感應(yīng)部件位于頭部，外有一層濾膜保護(hù)。測(cè)溫部分為標(biāo)準(zhǔn)4線制鉑電阻測(cè)溫并能滿足PT385測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)濕部分為濕敏電容濕度傳感器，輸出信號(hào)為0-1V，對(duì)應(yīng)濕度為0-100%。
2 常見的故障及維護(hù)
2.1 空氣溫度超差或異常
原因分析：（1）線路松動(dòng)或斷開，（2）傳感器壞，（3）因雷擊，防雷板1-4通道損壞，（4）采集器內(nèi)1-4通道損壞。
解決方法：
（1）檢查溫室傳感器各連接線處是否牢固，是否有斷路現(xiàn)象，可用萬用表蜂鳴檔進(jìn)行測(cè)量，如線路有故障，可更換線路。
（2）傳感器是否損壞，可用測(cè)量法（用萬用表測(cè)量，并通過公式計(jì)算得出）、對(duì)比法（將傳感器與溫度表置于同一環(huán)境中進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)）進(jìn)行判斷，最直接的方法是替代法，即將一只新的傳感器接入采集器，如數(shù)據(jù)正常，可判斷該傳感器出現(xiàn)故障。采用替代法，也同時(shí)可判斷出該傳感器的各線路是沒有故障的。
（3）將防雷板上氣溫通道與地溫通道進(jìn)行對(duì)調(diào)，看對(duì)比結(jié)果，判斷防雷板上氣溫通道和采集器上的氣溫通道是否有故障。
2.2 空氣溫度缺測(cè)或者示值為-24.6度，長(zhǎng)時(shí)間不變
此故障一般為溫度傳感器斷線或防雷板上氣溫接線接觸不良所致，可用測(cè)量法進(jìn)行判斷故障位置，進(jìn)行修復(fù)。
2.3 相對(duì)濕度持續(xù)為100%或缺測(cè)
原因分析：（1）線路接觸不良或斷開；（2）傳感器壞；（3）長(zhǎng)時(shí)間高濕天氣，傳感器反應(yīng)遲鈍；（4）過濾罩被塵埃污染。
解決方法：
（1）用萬用表進(jìn)行測(cè)量，判斷故障位置進(jìn)行修復(fù)。
（2）更換傳感器。
（3）利用電吹風(fēng)，降低傳感器濕度并穩(wěn)定后，再重置百葉箱。
（4）清潔過濾罩或更換過濾罩。
（5）自動(dòng)站和人工觀測(cè)的值進(jìn)行對(duì)比。
3 溫濕度傳感器的日常維護(hù)
（1）保持百葉箱內(nèi)通風(fēng)良好，定期清掃灰塵；在清潔維護(hù)時(shí)，應(yīng)選擇陰天等適宜的天氣，以免造成采集數(shù)據(jù)的異常。
（2）防止溫室傳感器頭部保護(hù)濾膜罩被灰塵污染，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)拆開傳感器頭部的網(wǎng)罩用毛刷等對(duì)其進(jìn)行清潔，或及時(shí)更換過濾罩。
（3）定期檢查傳感器的各連線處是否松動(dòng)，螺釘要緊固，保證接觸良好。
此外，每日20時(shí)應(yīng)將自動(dòng)站的溫濕度和人工觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，若兩者比較，溫度的差值在1.0度以內(nèi)，濕度相差在10%（根據(jù)各省規(guī)定）以內(nèi)時(shí)，可視自動(dòng)站傳感器正常，若比較后，溫度超過1.0度，濕度超過10%，則視為溫濕度超差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[S].北京：氣象出版社，2003.
水位測(cè)量首先要確認(rèn)測(cè)量的目的，是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位的高度還是在某一位置報(bào)警，以確定是選擇開關(guān)量還是連續(xù)量傳感器，最簡(jiǎn)單的有水位探針。
1、電容式。
電容式水位開關(guān)原理：是采用偵測(cè)水位變化時(shí)所引起的微小電容量差值變化，由專用的ADA電容檢測(cè)芯片進(jìn)行信號(hào)處理，可以輸出多種信號(hào)通訊協(xié)議。
2、電子式。
電子式水位開關(guān)原理：通過內(nèi)置電子探頭對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，再由芯片對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)判斷到有水時(shí)，芯片輸出高電平24V或5V等，當(dāng)判斷到無水時(shí)，芯片輸出0V。
3、電極式。
電極式水位開關(guān)原理：電極式水位開關(guān)由一次電極式傳感器和二次控制器組成一體式測(cè)量系統(tǒng)，液位開關(guān)安裝在容器的頂部或容器的壁上，電極插入液體。
4、光電式。
光電式液位開關(guān)原理：它使用紅外線探測(cè)，利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。
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1設(shè)計(jì)思想
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器的應(yīng)用越來越普及，在我們的身邊大量地使用著各種各樣的傳感器，但是很多學(xué)生會(huì)覺得傳感器很神秘，是遙不可及的高科技產(chǎn)品。筆者希望能將學(xué)生實(shí)驗(yàn)和教師演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，了解什么是傳感器，傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的，傳感器在生產(chǎn)、生活中有哪些具體應(yīng)用，為學(xué)生利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自控裝置作鋪墊。
在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方面，注重知識(shí)問題化，問題層次化，讓不同層次的學(xué)生都有思考與討論、交流與合作的空間；關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)形成過程的理解，讓學(xué)生親歷思考和探究的過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法。
2教材分析
本節(jié)課介紹傳感器的概念和一些制造傳感器所使用的敏感元件，使學(xué)生對(duì)傳感器的知識(shí)有一個(gè)初步的了解，體會(huì)物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用。為傳感器的應(yīng)用和利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自控裝置作鋪墊。
3學(xué)情分析
學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中，一般會(huì)做大量的習(xí)題，有較強(qiáng)的解題能力。但是，當(dāng)遇到具體的實(shí)際問題和一些簡(jiǎn)單的有科技含量的產(chǎn)品時(shí)，卻常常不會(huì)分析和處理。教材中即使安排了數(shù)量有限的物理實(shí)驗(yàn)和有關(guān)高新技術(shù)發(fā)展的閱讀材料，在實(shí)際教學(xué)中往往也難以落實(shí)。因?yàn)閷W(xué)生對(duì)傳感器了解較少，所以教學(xué)時(shí)應(yīng)避深?yuàn)W的理論，消除傳感器的神秘感。學(xué)生之所以會(huì)“怕”，就是因?yàn)椴皇煜ぃ佑|多了，問題就很容易解決了。在教學(xué)中多舉些例子并多做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神。
4教學(xué)目標(biāo)
4.1知識(shí)和技能
（1）了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義。
（2）知道常見的傳感器的類型。
（3）了解兩種常見的敏感元件光敏電阻、熱敏電阻及其工作原理。
4.2過程和方法
學(xué)生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。
4.3情感態(tài)度價(jià)值觀
（1）體會(huì)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域中的種種益處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的視野。
（2）通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。
5教學(xué)重難點(diǎn)
（1）重點(diǎn)：理解并掌握傳感器的3種常見敏感元件的工作原理。
（2）難點(diǎn)：分析并設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。
6教學(xué)儀器
音樂茶杯、光敏電阻、熱敏電阻、光敏電阻演示儀、開關(guān)、導(dǎo)線、多用電表、手電筒、小燈泡、干簧管、磁鐵等。
7教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)法、探究法、討論法等。
8教學(xué)過程
8.1引入課題
上課前，先讓學(xué)生觀看一段機(jī)器人大賽的視頻，機(jī)器人在自動(dòng)搜尋火源。
看完這個(gè)視頻，學(xué)生心中都有一個(gè)問題：機(jī)器人是如何自動(dòng)找到火源的呢？進(jìn)而引入課題。
8.2新課教學(xué)
師：“在大家看來傳感器非常神秘，其實(shí)傳感器對(duì)我們而言再熟悉不過了，因?yàn)槲覀內(nèi)梭w本身就是傳感器。”
人類制造的傳感器，就像人的感覺器官一樣，也可以感覺到外界的信息，然后把它轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)。其實(shí)傳感器的工作原理就是一感、二傳。它可以感受到外界的非電學(xué)量，然后把它轉(zhuǎn)為電學(xué)量。
（1）問題1：傳感器的定義是什么呢？
傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。
師：在我們的生活中，傳感器的應(yīng)用其實(shí)非常廣泛，請(qǐng)大家看如圖1所示的圖片。這些物體中有哪些是你們認(rèn)識(shí)的？
生：圖片1是攝像頭，可以將圖像畫面轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
生：圖片5是火災(zāi)報(bào)警器，發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候可以發(fā)出報(bào)警聲。
生：圖2是一個(gè)測(cè)溫儀，它不需要和人體接觸，就能測(cè)出體溫。
生：圖6是電子秤，可以稱量物品的重量。
師：同學(xué)們說得都很好，上面圖片中的這些物體都應(yīng)用了傳感器的原理。圖片1和5是光電傳感器的應(yīng)用，圖片2是溫度傳感器的應(yīng)用，圖片3是聲音傳感器的應(yīng)用，圖片4是電容傳感器的應(yīng)用，圖片6是力傳感器的應(yīng)用。
演示實(shí)驗(yàn)1：教師出示一只音樂茶杯，茶杯平放于桌上時(shí)，無聲無息，提起茶杯便播放悅耳的音樂。
（2）問題2：音樂茶杯的工作開關(guān)又在哪里？開啟的條件是什么？
學(xué)生猜測(cè)：在茶杯底部，所受壓力發(fā)生改變。
實(shí)驗(yàn)探究：提起茶杯，用手壓杯的底部，音樂并沒有停止。
學(xué)生猜測(cè)：是由于光照強(qiáng)度的改變。
實(shí)驗(yàn)探究：用一個(gè)紙盒擋住底部（不與底部接觸），音樂停止，可見音樂茶杯受光照強(qiáng)度的控制。這是因?yàn)樵谝魳凡璞牡撞坑幸粋€(gè)光敏電阻。
（3）問題3：光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？
生：光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻等電學(xué)量。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)：
①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸O(shè)計(jì)一個(gè)電路，使得小燈泡的亮度隨手電筒的光照強(qiáng)度發(fā)生變化；
②實(shí)驗(yàn)器材：干電池(4節(jié))、小燈泡、光敏電阻、手電筒、導(dǎo)線等。
師：同學(xué)們剛才設(shè)計(jì)的其實(shí)是一個(gè)光電報(bào)警電路，當(dāng)光敏電阻所受光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，小燈泡就會(huì)發(fā)光報(bào)警。接下來我來演示一下如圖2所示的光電報(bào)警電路。
演示實(shí)驗(yàn) ：展示光電報(bào)警電路。
（4）問題4：請(qǐng)同學(xué)們來解釋一下這個(gè)光電報(bào)警電路的工作原理？
生：當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，阻值減小，通過電磁繼電器的電流增大，電磁繼電器具有了磁性，將繼電器上方的銜鐵吸引下來。使得接觸點(diǎn)由a、b接觸變?yōu)閎、c接觸，從而將1、2接線柱的電路接通，蜂鳴器發(fā)出了鳴叫。
師：因?yàn)楣饷綦娮璧淖柚惦S光強(qiáng)發(fā)生改變，我們常用光敏電阻做光電傳感器的敏感元件。那么溫度傳感器的敏感元件是什么呢？接下來，我們來介紹熱敏電阻。
（5）問題5：熱敏電阻的阻值與溫度變化有什么關(guān)系？
生：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。
（6）問題6：熱敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？
生：熱敏電阻能夠?qū)囟绒D(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。
經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化遵循如圖3所示的變化規(guī)律。
在電學(xué)部分學(xué)習(xí)過小燈泡的歐姆定律，我們知道小燈泡的阻值隨溫度的增大而增大。小燈泡的燈絲是由鎢絲制成的，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，金屬材料的阻值都隨溫度的升高而增大，有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因而可以用來制作溫度計(jì)，把它稱為金屬熱電阻。
（7）問題7：熱敏電阻和金屬熱電阻有何異同？
生：熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值都隨溫度發(fā)生變化。但是熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。而且在一定范圍內(nèi)，熱敏電阻隨溫度的變化比較靈敏。
（8）問題8：電容式位移傳感器（見圖4）能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)為什么量？
生:電容式位移傳感器能夠?qū)⑽灰七@個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
師：當(dāng)被測(cè)物體的位移發(fā)生改變時(shí)，電容器極板間的電介質(zhì)發(fā)生改變，從而改變電容器的電容值。我們知道影響電容的因素除了電介質(zhì)還有板間距d，以及正對(duì)面積S。下面介紹幾類電容器傳感器的應(yīng)用實(shí)例，如圖5~9所示。
當(dāng)電容器的動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容器的正對(duì)面積發(fā)生改變，從而改變了電容的值。將它制成傳感器，就可以將轉(zhuǎn)過的角度這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
圖6改變正對(duì)面積2
當(dāng)導(dǎo)電液體的深度發(fā)生改變時(shí)，電容器的正對(duì)面積發(fā)生改變。如果將它制成傳感器就可以將液體深度這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
當(dāng)施加在可動(dòng)電極上的力發(fā)生改變時(shí)，電容器間的距離發(fā)生改變，從而改變了電容的值。如果將它制成傳感器就可以將力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
聲波使得電容器的金屬薄膜發(fā)生振動(dòng)，電容器間的距離發(fā)生改變，從而改變了電容值。如果將它制成傳感器就可以力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
現(xiàn)在的觸摸式手機(jī)大多數(shù)都使用了電容屏，當(dāng)按鍵的上的壓力發(fā)生改變時(shí)，電容器間的距離發(fā)生改變，從而改變了電容值。如果將它制成傳感器就可以力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。
師：最后，我們?cè)賮砜催@樣的一個(gè)盒子，這個(gè)盒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們不清楚，但是在盒子的旁邊有一個(gè)小孔，小孔處露出一個(gè)燈泡。當(dāng)我把一個(gè)磁鐵靠近盒子時(shí)，燈泡發(fā)光了。誰能解釋一下這是什么原因呢？
生：我覺得里面有一個(gè)磁性開關(guān)，當(dāng)磁鐵靠近開關(guān)時(shí)，開關(guān)就閉合了。
生：我覺得里面有一個(gè)線圈，當(dāng)磁鐵靠近時(shí)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流，所以燈泡就發(fā)光了。
生：我覺得里面有一個(gè)對(duì)磁敏感的元件，當(dāng)磁鐵靠近時(shí)，它的某個(gè)量發(fā)生改變，從而燈泡發(fā)光了。
師：同學(xué)們剛才講的都非常的好，這個(gè)盒子里面的確有一個(gè)對(duì)磁敏感的元件，它叫做干簧管，如
圖10干簧管
當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到控制開關(guān)的作用。
（9）問題9：干簧管能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？
生：干簧管能夠?qū)⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電路的通斷。
師：我們今天學(xué)習(xí)了傳感器的概念，常見的傳感器的類型，以及常見的敏感元件的工作原理。同學(xué)們思考一下家庭中有哪些物體應(yīng)用了傳感的原理。
8.3教學(xué)反思
指紋識(shí)別技術(shù)是利用人體指紋的唯一性與穩(wěn)定性特點(diǎn)，通過光電技術(shù)、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)活體指紋進(jìn)行采集、分析和比對(duì)，從而自動(dòng)、迅速、準(zhǔn)確地鑒別出個(gè)人信息。隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)支付的發(fā)展，以指紋識(shí)別為代表的多種生物識(shí)別技術(shù)成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代鑒別身份的重要手段。
一套完整的指紋識(shí)別產(chǎn)品或方案包含三個(gè)必要元素：指紋傳感器、指紋算法處理芯片和指紋算法軟件。從上世紀(jì)80年代至今，指紋識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。在圖像采集方面，已經(jīng)形成光學(xué)、半導(dǎo)體、超聲波等多種性能良好的主流傳感器；在指紋算法方面，指紋算法根據(jù)應(yīng)用需求不斷優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)純特征點(diǎn)比對(duì)、特征點(diǎn)加圖片比對(duì)和純圖像比對(duì)等多種比對(duì)方式，并在拒登率、拒真率、認(rèn)假率等關(guān)鍵指標(biāo)上得到很大提高。目前，指紋識(shí)別技術(shù)已在考勤、門禁、移動(dòng)支付等行業(yè)取得良好的應(yīng)用效果。
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的信息安全芯片提供商，大唐電信旗下大唐微電子技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱：大唐微電子）運(yùn)用其自身在IC設(shè)計(jì)方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，率先將國(guó)密算法和芯片安全防護(hù)技術(shù)應(yīng)用于指紋識(shí)別領(lǐng)域，相繼推出多款指紋算法芯片、指紋傳感器及一體化解決方案。
大唐微電子指紋算法芯片（DMT-FAC-CG4Q）采用32位CPU內(nèi)核，主頻達(dá)100MHz以上，配置512KB Flash，144KB SRAM，集成了國(guó)際加密算法和國(guó)密安全算法，支持多種接口；運(yùn)用多種芯片安全技術(shù)，芯片安全級(jí)別達(dá)到EAL4+、銀聯(lián)芯片安全認(rèn)證、國(guó)密二級(jí)、FIPS認(rèn)證等金融級(jí)安全要求。大唐微電子指紋傳感器包括小面陣、大面陣、手機(jī)專用小面陣、滑動(dòng)式和光學(xué)多種傳感器類型，無論面對(duì)干、濕手指，均具有快速、精準(zhǔn)識(shí)別的特性。
目前，大唐微電子的指紋識(shí)別芯片已成功在指紋儀、指紋盾、指紋Key等行業(yè)安全產(chǎn)品中商用。
手機(jī)終端領(lǐng)域
指紋識(shí)別在手機(jī)上的應(yīng)用已經(jīng)十分普及，指紋識(shí)別正逐步發(fā)展成手機(jī)的標(biāo)配。2015年，中國(guó)指紋識(shí)別市場(chǎng)傳感器銷量超過7000萬顆，其中超過6000萬顆應(yīng)用在手機(jī)上。預(yù)計(jì)2016年中國(guó)智能手機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用的指紋識(shí)別傳感器數(shù)量將突破1.2億顆。
智能手機(jī)上的指紋應(yīng)用大部分采用TEE方案，即將指紋比對(duì)算法和應(yīng)用加載到基帶芯片中，由模組廠商對(duì)傳感器進(jìn)行封裝、coating或者蓋板，再提供給手機(jī)終端廠商。智能手機(jī)對(duì)傳感器的需求不同于其他行業(yè)：尺寸上相對(duì)較小，一般在160×160pixels或更小；識(shí)別速度要求更高，解鎖時(shí)間在200ms以內(nèi)。大唐微電子小面陣電容式傳感器（DMT-FS-PB4Fs）分辨率508DPI，像素64×114pixels，采集面積6×6mm，滿足當(dāng)下智能手機(jī)的應(yīng)用需求。
金融領(lǐng)域
金融領(lǐng)域安全性要求較高，指紋識(shí)別應(yīng)用也相對(duì)成熟。銀行的機(jī)密資料保險(xiǎn)柜、金庫(kù)門禁、柜員業(yè)務(wù)授權(quán)和客戶身份的核驗(yàn)基本上都采用了指紋鎖、指紋門禁、指紋儀等設(shè)備。
USB Key作為使用量很大的網(wǎng)銀交易安全工具，存在著密碼泄露的安全隱患，指紋Key可以解決這些問題。但由于電容式指紋傳感器的價(jià)格較高，指紋Key并沒有在銀行得到大規(guī)模使用。現(xiàn)階段指紋Key主要在政府、軍隊(duì)等保密機(jī)構(gòu)使用。
金融IC卡在現(xiàn)實(shí)生活中遇到過多種安全問題，只要密碼泄露，卡就有可能被人盜取盜刷，將指紋功能加入到金融IC卡中，實(shí)現(xiàn)人和卡的綁定，卡的功能必須在被指紋授權(quán)后才能開啟，從而保障卡在遺失或者密碼泄露情況下不被盜取盜刷。
此外，指紋POS機(jī)，VTM自助辦理終端也是指紋識(shí)別在金融領(lǐng)域的主要應(yīng)用。
二代身份證核驗(yàn)終端
公安部從2012年開始制定二代身份證指紋采集標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)出臺(tái)身份證的辦理、補(bǔ)換證采集指紋的規(guī)定，如今帶有指紋信息的身份證已接近3億張。近期，公安部公布了居民身份證指紋應(yīng)用算法提供商，預(yù)示著指紋識(shí)別身份證將正式落地執(zhí)行。二代身份證指紋核驗(yàn)，即是通過指紋核驗(yàn)實(shí)現(xiàn)人證合一，將在酒店入住、火車機(jī)場(chǎng)、出入境、教育考試、社保領(lǐng)取等需要實(shí)名核驗(yàn)的場(chǎng)所應(yīng)用。
大唐微電子已開發(fā)出完整的二代身份證指紋核驗(yàn)解決方案，方案由軟件和硬件兩部分組成：硬件方面包括自主研發(fā)的射頻讀卡芯片DMT-CTSS-CL20、指紋算法處理芯片DMT-FAC-CG4Q及208×288pixels電容式傳感器DMT-FS-PB4F；軟件方面主要是指紋比對(duì)算法，目前，大唐微電子正積極和入圍的廠商合作。
其他領(lǐng)域
指紋識(shí)別技術(shù)在門鎖箱包領(lǐng)域的應(yīng)用較早，早期主要使用光學(xué)傳感器，現(xiàn)在開始向電容式傳感器切換。隨著智能家居、智能社區(qū)的概念不斷深入，指紋識(shí)別技術(shù)已逐漸在社區(qū)停車場(chǎng)、出入管理、物業(yè)繳費(fèi)等多項(xiàng)系統(tǒng)中使用。
關(guān)鍵詞：壓力，差壓式, 精度，電容式。
中圖分類號(hào):TQ011 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
合成氨生產(chǎn)中氨分離器和冷凝塔的液位檢測(cè)和自動(dòng)控制，關(guān)系到生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。液位過高，容易帶液到合成塔，輕者引起合成塔觸媒中毒，使觸媒失去活性，嚴(yán)重地將損壞觸媒。而液位過低，高壓氣體容易竄入低壓系統(tǒng)，引起設(shè)備超壓，造成惡性事故。可見，對(duì)氨分離器與冷凝塔的液位檢測(cè)就顯得尤為重要。以下就以我們廠的老合成塔的的氨分離器液位和冷凝塔液位測(cè)量設(shè)備來說，2013年以前采用高靜壓差壓變送器液位計(jì)，以及改造后采用均電容式變送器液位計(jì)為案例分析。
高靜壓差壓變送器液位計(jì)介紹
高靜壓差壓變送器液位計(jì)屬于成熟的通用性很好的儀表，利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱體產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)的變化的原理。由于氨分、冷凝塔并不是簡(jiǎn)單的容器，工作壓力高達(dá)32Mpa，都裝有不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)件，氣相、液相取樣口如何處理才能真實(shí)反映氣液分離兩側(cè)壓力，同時(shí)液相引出口也容易堵塞的問題。為了改變這種現(xiàn)象，除使用高靜壓差EJA變送器外，我們還在變送器與氣液相根部之間安裝了高壓均衡筒。均衡筒的高度等同于氣、 液相之間的距離。實(shí)際上浮筒內(nèi)的液位就是我們要測(cè)液位的高度，即我們需要測(cè)量液位的量程，為什么要安裝此均衡筒？因?yàn)槲覀兯鶞y(cè)的設(shè)備內(nèi)液體的壓力很高，大約在30Mpa左右，如果沒有均衡器，設(shè)備內(nèi)的臟東西，如油水、觸媒粉等就會(huì)直接進(jìn)入變送器，造成堵塞和破壞。因?yàn)樽兯推髂ず行∮兴澜牵氯锊蝗菀着艃簦瑥亩箖x表指示不準(zhǔn)和膜盒易爛。再有在開停表的時(shí)候容易造成變送器單邊受壓，長(zhǎng)此下去，膜盒也會(huì)容易壞，同時(shí)因?qū)汗苤苯优c高壓設(shè)備相接對(duì)儀表的日常維護(hù)和安全有很多不便和不安全。均壓筒裝上后，油水、觸媒粉沉積在均壓筒內(nèi)，出現(xiàn)問題時(shí)，可直接排均壓筒，裝均壓筒壓力平衡后，對(duì)變送器沒有損壞也不會(huì)造成變送器單邊受壓。有效保證了變送器的使用周期和儀表工的安全帶來很大保障。加上匹配的變送器，而智能式變送器具有自動(dòng)補(bǔ)償能力，可通過軟件對(duì)傳感器的非線性、溫漂、時(shí)漂等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，可自診斷，通電后可對(duì)傳感器進(jìn)行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。
2電容式變送器液位計(jì)介紹
氨分離器液位和冷凝塔液位測(cè)量計(jì)雖然采用了高壓均衡器，減少導(dǎo)壓管堵塞次數(shù)，但是由于高壓，油水，觸媒粉等因素，還是會(huì)有堵塞，而且均衡器的使用有時(shí)也不能準(zhǔn)確的測(cè)量出液位，會(huì)出現(xiàn)假的液位，對(duì)工業(yè)操作影響較大。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)上的設(shè)備也在做著日新月異的更替，各種更加優(yōu)秀，更加精密的儀表設(shè)備也層出不窮，所以我們有了更好的一種選擇，電容式液位計(jì)。根據(jù)電容感應(yīng)原理，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)浸汲測(cè)量電極的高度變化時(shí)，引起其電容變化。它可將各種物位、液位介質(zhì)高度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。測(cè)量原理如圖所示：
其中:1是導(dǎo)電圓柱體
2是絕緣材料
3是測(cè)量筒或容器壁
內(nèi)電極1和測(cè)量筒壁3形成一個(gè)同軸電容C
C = k1*h2+ k2*h1
H = h1+ k2
C=k1*（H-h1） + k2*h1 = k1×H +（k2- k1）*h1
其中： h1為液面高度
k1*h2為氣體部分形成的圓柱電容
k2*h1為液體形成的圓柱電容
k1、k2是與被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)和電容結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)
由此可見，1和3之間的電容與液位成線性關(guān)系，檢測(cè)探極電容的變化即可測(cè)量液位高度。
電容式變送器由信號(hào)處理器、安裝法蘭、探極構(gòu)成。探極由不銹鋼電極和外套聚四氟乙烯絕緣管組成。可適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕，易結(jié)晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。它可測(cè)量強(qiáng)腐蝕型介質(zhì)的液位，測(cè)量高溫介質(zhì)的液位，測(cè)量密封容器的液位，與介質(zhì)的粘度、密度、工作壓力無關(guān)。尤其適合在強(qiáng)酸強(qiáng)堿和高溫（200℃）介質(zhì)中使用。探頭使用溫度達(dá)到-200～250℃。具有更大的溫度跨度，更能適合不同溫度要求的環(huán)境。工作壓力為0～32MPa，而且精度可達(dá)到0.5﹪，絕度滿足了現(xiàn)在的合成塔氨冷器和冷凝塔的技術(shù)指標(biāo)。要注意的是，探極具有一定剛性的軟電極，具有一定的柔軟性，所以對(duì)于氨分離器內(nèi)插時(shí)候需要特別注意。首先，確定探極需要彎曲的方向，在這個(gè)方向上的探極頂端綁好牽引鐵絲（細(xì)扎線）。鐵線的牽引方向一定在與探極的彎曲方向一致。鐵絲的強(qiáng)度要夠，不能用銅線，捆綁要牢固，在探極上穿上透鏡墊后，牽引鐵線隨探極一起插入塔內(nèi)，此時(shí)變送器表頭、探極保持固定的方向，不能隨意旋轉(zhuǎn)，慢慢穿入塔內(nèi)，據(jù)手感探極受阻時(shí)，看探極余在塔外的長(zhǎng)度與塔內(nèi)徑、壁厚等數(shù)據(jù)可判斷探極是否已插入到塔內(nèi)對(duì)面的塔壁。此時(shí)，將探極后退離開塔壁，用力拉牽引鐵絲，同時(shí)，用力將探極向里穿，手可以感覺探極彎曲向上，穿行一段后，剪斷牽引鐵絲，探極上鐵絲隨探極全部進(jìn)入塔內(nèi)。裝好法蘭等，安裝即可。
電容式變送器輸出為二線制4～20mA，4～20mA模擬電流信號(hào)輸出可輕易搭配各種控制儀表。相比較而言，電容式液位計(jì)有著更明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)環(huán)境有更好的適應(yīng)性。再對(duì)照合成氨冷器和冷凝塔現(xiàn)在的狀況，電容式液位計(jì)無疑是更好的選擇。
總結(jié)
綜上所述，經(jīng)過我的對(duì)比與分析，電容式液位計(jì)有著更明顯的優(yōu)勢(shì)，在安全，儀表搭配，維護(hù)等方面有著更加適合我廠現(xiàn)在冷凝塔的需求。我人認(rèn)為如果采用電容式液位計(jì)將會(huì)更加有利于現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)控制與我們的儀表維護(hù)。隨著科技技術(shù)發(fā)展日新月異，作為一名優(yōu)秀的儀表工人，需要孜孜不倦學(xué)習(xí)，了解新技術(shù)的動(dòng)態(tài)，才能為化工安全穩(wěn)定生產(chǎn)保駕護(hù)航。
參考文獻(xiàn)
