感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器穩(wěn)定性、可靠性的研究.pdf

1、感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器主要是針對引黃工程的需要而研制的。傳感器的輸入是數(shù)字量，但根據(jù)工程要求，在設(shè)計(jì)中采用了A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成了模擬電流信號輸出。由于傳感器中有數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大電路等模擬電路的存在，所以難以避免工作環(huán)境溫度變化的影響，使傳感器的輸出信號產(chǎn)生溫度漂移誤差。 感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器廣泛應(yīng)用于水利工程、地下水及電廠等場所的水位自動化監(jiān)測，經(jīng)多年運(yùn)行，又發(fā)現(xiàn)傳感器有誤碼和丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象，特別是在封閉小系統(tǒng)和小容器中

2、。 溫漂、誤碼和丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象，直接影響到傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，影響到感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器的應(yīng)用和推廣。所以感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器的穩(wěn)定性和可靠性研究，被列入了國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，成為了“數(shù)字化物位檢測傳感器技術(shù)研究”項(xiàng)目的子項(xiàng)目。 本課題研究被列入國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，并不單是為了提高感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，更主要的是因?yàn)閲鴥?nèi)外目前研制的水位傳感器，都沒有解決好現(xiàn)場信號的穩(wěn)定性和可靠性采集問題，嚴(yán)重地制約了工業(yè)自

3、動化水平提高。 傳感器的穩(wěn)定性和可靠性問題，一直困擾著數(shù)字化物位檢測傳感器的研究，因而“數(shù)字化物位檢測傳感器技術(shù)研究”項(xiàng)目組，不得不把注意力轉(zhuǎn)向了對基礎(chǔ)理論的研究，把對不同檢測物料中(如水、煤粉等)的電信號的傳導(dǎo)特性研究及對傳感器內(nèi)部電路原理的研究，作為了項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵、難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。當(dāng)然這也是感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器穩(wěn)定性和可靠性研究的技術(shù)關(guān)鍵、難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。因而也為本課題研究明確了具體內(nèi)容。 本課題緊緊圍繞“數(shù)字化物位檢

4、測傳感器技術(shù)研究”項(xiàng)目組提出的關(guān)鍵、難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，展開研究的具體內(nèi)容，把重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)放在了對水中電信號傳導(dǎo)特性和影響水中電信號傳導(dǎo)的因素、環(huán)節(jié)及其影響作用的研究上。另外也對電子電路的溫漂問題進(jìn)行了研究。具體說，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我主要作了以下幾方面的研究：1.電信號在水中傳導(dǎo)的具體過程研究。 2.電信號在水中傳導(dǎo)過程中表現(xiàn)出來的特性研究。 3.對誤碼和丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象的探討。 4.對造成水中電信號弱的因素、環(huán)節(jié)的探討。

5、 5.對電極損耗、腐蝕機(jī)理及對策的研究。 6.對感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器電子電路改進(jìn)的研究。 總的說，通過課題研究彌補(bǔ)了電信號在水中傳導(dǎo)特性研究上的空白。具體說，主要有以下幾方面成果：1.電信號在水中傳導(dǎo)的具體過程及其在水中傳導(dǎo)過程中表現(xiàn)出來的特性，在理論上基本清晰。 2.基本弄清了發(fā)生誤碼和丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象的主要原因。 3.基本弄清了水中電信號弱的影響因素和環(huán)節(jié)。 4.弄清了電極損耗、腐蝕的機(jī)理

6、，并提出了可行的防止對策。 5.協(xié)助導(dǎo)師完成了傳感器電子電路改進(jìn)的研究。 在整個課題研究中，能體現(xiàn)自己創(chuàng)新性的，有以下幾點(diǎn)：1.電信號在水中傳導(dǎo)的具體過程及其在傳導(dǎo)過程中表現(xiàn)出來的特性，如傳導(dǎo)方式、傳導(dǎo)動力和影響因素等，在理論上清晰化，實(shí)現(xiàn)了對檢測物料中電信號的傳導(dǎo)特性研究，在水領(lǐng)域中的突破，為研制高穩(wěn)定性和高可靠性水位傳感器，提供了基礎(chǔ)理論。 2.在對水中電信號傳導(dǎo)特性研究中，提出了“取樣系統(tǒng)”的研究方法。該方

7、法充分考慮到了電信號在水中傳導(dǎo)對水位取樣的作用，客觀、科學(xué)地處理了水位信號取樣時，取樣電路與水的不可分割性、整體性。 3.提出了“電極極化所產(chǎn)生的陽極鈍化現(xiàn)象，是導(dǎo)致誤碼和丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象的主要原因”的新觀點(diǎn)。 4.提出了在電極/水溶液界面的化學(xué)反應(yīng)的速度，是造成水中電信號弱的控制環(huán)節(jié)的新觀點(diǎn)。 5.弄清了電極損耗、腐蝕的機(jī)理。 另外，還針對當(dāng)前水位傳感器沒有科學(xué)、統(tǒng)一的分類，而提出了自己對水位傳感器的分類思