关 闭

新闻中心

EEPW首页 > 工控自动化 > 设计应用 > 用于液体违禁品检测的电容传感器设计

用于液体违禁品检测的电容传感器设计

作者:时间:2012-05-22来源:网络收藏

常见的容器,一般高度在20 cm以上,考虑到一般不会将容器全部灌满,因此电极的总长度控制在15cm以内。

为了方便测试,选择FREESCALE公司的MC34940的评估板进行实验。如图5所示,评估板相当于对形成在电极上的电压进行包络检波后求其平均值。越大,滤波作用越大,电压越小,也就是电压与介电常数成反比。MC34940可以同时连接9个电极,这里只需要用其中的5个。

MC34940在10~70 p范围内有较高的灵敏度,在电极的时候要考虑到这个因素。根据表1,为了确定电极参数取1≤εx≤7(×8.85 pF/m)作为严格意义上的分界点,在式1中,必须满足:

i.JPG

由式(3)、式(4)可得,a/b在0.5倍左右时可以满足上述要求。根据前面的推导,了5组电极,分别采用改进型的梳状电极和平面板器的模型。具体参数如下:

A电极采用改进型的梳妆电极,两对电极之间的尺寸为:16 mm×4 mm×2 mm(L×a×b)

B电极采用图3(a)所示的平行板电极,电极尺寸为:16 mm×6 mm×10 mm(L×a×b)

C电极采用图3(a)所示的平行板电极,电极尺寸为:16 mm×6 mm×12.5 mm(L×a×b)

D电极采用图3(a)所示的平行板电极,电极尺寸为:12 mm×6 mm×12.5 mm(L×a×b)

E电极采用图3(a)所示的平行板电极结构,电极尺寸为:12 mm×6 mm×10 mm(L×a×b)

3 实验过程和实验结果

使用高度大于所有电极高度的、壁厚1 mm的玻璃容器,分别盛满汽油、丙酮、酒精和水用不同电极进行测量。

如果将通道选择端置于通道1,那么通道1就作为了激励电极,而其他几个电极就是接收电极。读出测试结果,用折线图来表示。不妨选择每组电极中的2号极板作比对,如图6所示。

j.JPG

比较B和C两组电极,B电极中两极板间距小,测量数值明显小于C,也即测量出的电容值明显大于C,与前述的穿透深度与极板间距理论吻合。比较B和E两组电极,可以看到电极宽度对测量结果的影响,电极越宽测量电容越大,也就是灵敏度越高。

比较B和A两组电极,A电极在物质介电常数发生变化时,其测量结果变化率较高,图中反映为两组物质之间的折线斜率较高,因此对物体的区分最明显,灵敏度最高。

根据混合物介电常数公式:ε=ε1×P1+ε2×P2(P1和P2为溶质体积分数,ε1和ε2为对应的溶质的介电常数)易得50%的酒精介电常数为51.4,在表1中介于危险品和安全之间,将其作为分界点更为严格。如果该电极能够准确区分50 %的酒精和水则该电极灵敏度已经达到较高水平。因此我们对不同组分的酒精进行了一组实验。容器换为玻璃瓶。

电容器相关文章:电容器原理


电容相关文章:电容原理
电容传感器相关文章:电容传感器原理


评论


相关推荐

技术专区

关闭