以前接手過一個(gè)電路的案子，從模型分析到實(shí)際電路設(shè)計(jì)，積累了非常多的時(shí)間，由于學(xué)生的更迭，我的導(dǎo)師始終沒有把這個(gè)案子做到盡善盡美，我在這里做一些分析和談一下以前調(diào)試的感想，如有可能，我也會(huì)把自己對(duì)這個(gè)案子最新的分析可能貼出來。

　　背景知識(shí)：

　　電容式液位測(cè)量方式：對(duì)于等徑的長(zhǎng)直圓筒容器，液位的高低正比于容器與測(cè)桿之間電容的大小，通過測(cè)量電路的轉(zhuǎn)換，可以很方便地測(cè)量出液面的位置。

　　液體是粘性的導(dǎo)電液體，當(dāng)液位由高到低回落的時(shí)候，粘性的液體會(huì)在測(cè)桿上面留下殘液，形成掛料層，在傳統(tǒng)的電容式液位計(jì)中，由于液位計(jì)無法自動(dòng)識(shí)別掛料層的存在，掛料層的電容量也會(huì)計(jì)入代表液面高度的總體電容量中，這樣就會(huì)給液位測(cè)量帶來很大誤差，造成虛假液位。

　　掛料層的電學(xué)模型可等效成為一個(gè)無限長(zhǎng)的微元的π型 RC 網(wǎng)絡(luò)，掛料層等效容抗和等效阻抗相等的結(jié)論。利用交流電橋檢測(cè)液位變化信號(hào)，可得出交流電橋輸出信號(hào) 中，代表真實(shí)液位的信號(hào)與掛料信號(hào)始終相差π/4，因此，在掛料信號(hào)幅值為零，即真實(shí)液位信號(hào)相位為π/4 處采樣，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)液位信號(hào)與掛料信號(hào)的分離， 從原理上消除了掛料的影響。

　　定點(diǎn)取樣積分器是取樣積分原理的一種典型應(yīng)用。被測(cè)的周期信號(hào)通過一個(gè)由周期性取樣脈沖控制的開關(guān)，對(duì)電容 C 充電。參考信號(hào) r（t）是與被測(cè)信號(hào)同頻同相的方波信號(hào)，經(jīng)過定長(zhǎng)延時(shí) t，產(chǎn)生取樣脈沖。同步方波和定長(zhǎng)延時(shí)是為了保證取樣點(diǎn)是被測(cè)信號(hào)每周期的固定相位點(diǎn)，這樣，每一周期取樣得到的電平就在電容 C 上累積起來，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，電容上積累平均后的電平，就是被測(cè)信號(hào)固定相位點(diǎn)的電平。

　　信號(hào)源由 MAX038 經(jīng)過帶通濾波后組成，經(jīng)過變壓器耦合激勵(lì)后輸出信號(hào)再次通過帶通濾波，然后根據(jù)這個(gè)輸出信號(hào)放大后進(jìn)行采樣保持。

　　同步信號(hào)環(huán)節(jié)結(jié)果高速比較器和延遲信號(hào) 74LS123 后輸出。

　　我首先測(cè)試得到 MAX038 頻率漂移非常嚴(yán)重，從設(shè)計(jì)的 25K 漂移到 30K+，來回浮動(dòng)。后改為晶振濾波后（30K）效果比較好，但是還存在著測(cè)量結(jié)果非線性的問題。

　　當(dāng)年花了不少時(shí)間，一直沒有把問題好好解決，目前看來既有可能是 74LS123，它也是使用 RC 延遲來做的，因此溫度的漂移（上電會(huì)有功耗導(dǎo)致溫升），這點(diǎn)我估計(jì)以后也要好好整理整理。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　陳曉竹 陳樂。帶有電極掛料的電容式物位傳感器數(shù)學(xué)模型分析［J］。計(jì)量學(xué)報(bào)

　　陳曉竹 陳樂。電容式物位計(jì)中掛料問題的研究［J］。計(jì)量學(xué)報(bào)

　　張超 蔡萍 楊重遠(yuǎn)。射頻導(dǎo)納物位測(cè)量中的同步采樣技術(shù)的研究［J］。儀器儀表與傳感器