[发明专利]一种管形三电极电容式液位检测传感器及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于检测技术领域，更准确地说是涉及一种采用电场技术的液位检测传感器及方法，用于对动态容器中液位的评价。

背景技术

目前，液位传感器在各种领域得到普遍应用，其中大部分液位检测都是面向静止容器而形成的技术，具体实施中有浮子液位计、超声波液位计、光纤液位计、差压式液位计、圆柱形两电极电容式液位计等。

但是，这些方法的一个重要缺陷是当容器处于动态（时而倾斜时而直立）之中时便不能精确检测，此时需要额外的针对容器倾斜的检测及误差补偿。另外，传统的液位检测大都采用单参数如单电容等测量，测量系统的信息冗余性低，其可靠性和鲁棒性受到一定的限制。

发明内容

针对现有技术中的液位检测技术的不足，本发明提出了一种测量精度高、可靠性和鲁棒性好、可应用于动态容器中对容器倾斜干扰自补偿液位检测传感器及检测方法。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的：一种管形三电极电容式液位检测传感器，包括三个相同尺寸的弧片形电极、圆柱形的塑料管、屏蔽层，屏蔽层附着在塑料管外壁，三个弧片形电极贴在塑料管内壁，三个弧片形电极两两之间沿塑料管内壁的间隔相等，各弧片形电极的高度和塑料管的高度相同，塑料管内注入被测液体。

本发明进一步的特征在于：所述三个弧片形电极两两之间沿塑料管内壁的间隔为1毫米弧长。

本发明还包括一种采用上述管形三电极电容式液位检测传感器进行液位检测的方法，其步骤为：先在塑料管内注入被测液体，然后测出三个弧片形电极两两之间的电容的值，再根据公式（1）得到被测液体的液位：

L(C₁,C₂,C₃)＝α₀+α₁C₁+α₂C₂+α₃C₃  （1）

上述公式（1）中，L是被测液体的液位，C₁、C₂、C₃是三个弧片形电极两两之间的电容，α₀,α₁,α₂,α₃为系数；

其中，α₀,α₁,α₂,α₃可利用各种已知液位L_k,(k＝1,2,…,m)及其对应测出的电容值C_1k、C_2k、C_3k，(k＝1,2,…,m)采用最小二乘法计算得到，其过程如下：

设L_k和L(C_1k,C_2k,C_3k)之间的方差为：(Δ_k)²=[L_k-L(C_1k,C_2k,C_3k)]²，总共有m个液位测试点，则其均方差R如公式（2）所述：

R=1mΣk=1m[Lk-L(C1k,C2k,C3k)]2]]>