液体摆检测电路的设计

!"##$年第"%卷第&期!!!!!!!!!!传感器技术（’()*+,-(./*,+01)23*/324+(-(56）%<

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!!!!!"设计与制造

摘!要：为解决液体摆检测电路存在的缺点，采用了集成电路代替模拟电路的方法，并结合微机自动检测等技术，设计出了一种具有元器件少、可靠性高、速度快、精度高以及显示直观形象的新型检测电路，实验证明：该电路达到了设计要求。关键词：液体摆；集成电路；方波

中图分类号：/789"!!!文献标识码：:!!!文章编号：8###;&<9<（"##$）#&;##%<;#%

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#!引!言

液体摆角传感器以灵敏度高、寿命长、温度适应性强等优点而被广泛使用于参考水平面的建立。研制于"#世纪9#年代末的某大型机电一体化设备的调平、调直系统，就采用了液体摆作为水平度调整的敏感元件，它能够很好地满足设备调平、调直的要求，但由于液体摆的检测电路全部采用模拟器件组成，存在元器件繁多、速度和精度低、故障率高、智能化程度低、操作复杂等缺点。在研制该设备的故障诊断装置时，根据原设备调平、调直检测部分存在的缺点，利用模拟集成电路代替原来的模拟元器件的方法，并结合微机自动检测、信号处理和图形化编程等先进技术，本文作者设计了一种液体摆检测电路，克服了上述的缺点。

8!液体摆的工作原理

液体摆的工作原理是：在玻璃壳体内装有导电液，并有%根铂电极和外部相连接，%根电极相互平行且间距相等，当壳体水平时，如图8（,）所示，电极插入导电液的深度相同。如果在"根电极之间加电压时，电极之间会形成离子电流，"根电极之间的液体相当于"个电阻!8和!%，则!8Q!%；当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，%根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深

收稿日期："##$;#$;#9

图"C液体摆工作原理

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万方数据

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液体摆检测电路的设计

于传强，郭晓松，张!安，张训立

（第二炮兵工程学院二系，陕西西安!"##$%）

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度基本保持不变。如图8（O）所示，左边电极浸入深度小，则导电液减少，导电的离子数减少，电阻!8阻值增大，相对极则导电液增加，导电的离子数增加，而使电阻值!%减少，即!8R!%。反之，若倾斜方向相反，则!8S!%。需要注意的是，测量不水平度时，液体摆加的电压信号必须是交流电压信号，频率最好为8TGU左右，因为液体摆中的电解液在直流信号情况下会发生电解反应。也不能用万

［"］

。用表来测量液体摆两个电极间的电阻

"!测量电路的实现

液体摆作为测量不水平度的敏感元件，是通过输出电阻差值来实现的，因此，可以给"个电极施加相同的交流电压信号，通过检测它们输出的电压差来确定电阻差，进而确定不水平度。原理图如图"所示，液体摆工作时，方波产生部分产生一个频率8TGU、振幅8"V、占空比W#X的正负对称的方波，方波分别经过电阻器Y加在!8和!%的两端，

!#6!!!!!!!!!!!!!!!!!!!传!感!器!技!术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第"#卷"个电阻器$%和电阻!&，!#构成了一个电桥。很显然，当"&’""（幅值、相位、频率都相等），"(为零；当!&’!#时，

!&#!#时，假设!&)!#，那么，"&)"（相位、频"幅值不等，占空比-(.、幅值与!&和!#有率相等），"(为频率&*+,、关的标准方波。"&，""经过滤、比较、放大后的结果由/01采集板负责采集，最后，不水平度的结果由计算机以图形界面的形式显示出来。

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在实际电路中，取!(&’!("’&(*!，$’##((;<，经试验验证：产生的方波满足了要求。

"2"!偏差方向的识别

从图"可以看出：当液体摆中的电解液等效电阻不相等时，输出的"&，""是"个只有幅值不同的方波，如果"&，得到的信号也是一个标""直接经过运算放大器比较放大，

准的方波信号，该信号包含不水平度大小（!&和!#的差值），但是，却没有方向（无法判断!&和!#哪个高或低，因为它始终是一个方波信号），而实际使用过程中，需要知道水平偏差的方向，解决这个问题有两种方法：（&）使用两路""，通过软件做出比较；（"）使用硬件滤/01分别采集"&，

掉"&，""方波的正端或负端后再作比较。方法&对/01采集的速度、精度要求很高，同样条件下，方法&的/01采集速度应该为方法"的两倍，因为它需要采集两路数据；方法&的/01采集精度应该 …… 此处隐藏：2710字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……