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d A C ε=电容式液位传感器及测量原理1引言 (1)2电容式液位传感器的结构与测量原理 (1)2.1电容式液位传感器的结构 (1)2.2电容式液位传感器的工作原理 (3)3电容式液位传感器的特点 (6)1引言电容式传感器利用了非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量。
电容式传感器广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，并正逐步扩大到压力、差压、液面（料位）、成分含量等方面的测量。
电容式传感器具有以下几个特点：1）机构简单，体积小，分辨力高；2）可实非接触式测量；3）动态效应好。
电容式传感器的固有频率很高，因此动态效应时间短，且其介质耗损小，可使用较高的工作频率，可用于测量高速变化的参数；4）温度稳定性好。
它本身发热量极小；5）能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作6）电容量小，功率小，输出阻抗高，因此，负载能力差，易受外界抗干扰产生不稳定现象。
2电容式液位传感器的结构与测量原理2.1电容式液位传感器的结构电容式传感器是把被测的非电量转换为自身电容量变化的一种传感器。
这些被测量是用于改变组成电容器的可变参数而实现其转换的。
电容式传感器的基本工作原理可以用最普通的平行极板电容器来说明。
两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为：（1）公式中 ——电容极板间介质的介电常数；A ——两平行板所覆盖的面积；d ——两平行板之间的距离。
因此只要改变其中的一个参数，就会引起电容量的变化，根据这一电容结构关系可构成变极距电容传感器，变面积型电容传感器和变介质型传感器、用于测量液位的电容式传感器。
是利用容器中的物料为恒定的介电常数时，极间电容正比于液位的原理而构成的，并应用电子学方法测量电容值，从而探测液面位置信息。
特点是液位测量只与电容结构有关，与物料的密度无关根据这一特点，可采用圆筒形结构构成变面积型的液位传感器，这种传感器结构的探头是由这两个电极极板构成，通过气、液或料相介质的高度不同引起极间电容改变来探测物面位置的。
完整版电容式传感器课程设计方案一、课程概述本课程设计旨在介绍电容式传感器的原理、特点以及应用，通过实践操作和实验演示，培养学生的实际应用能力和创新思维能力。
课程设计涵盖了传感器的基础知识、电容式传感器的原理和构造、电容测量电路以及电容式传感器的应用场景等内容。
二、课程目标1.掌握电容式传感器的基本原理和构造；2.熟悉电容测量电路的设计与实现；3.理解电容式传感器在不同领域的应用；4.能够进行电容式传感器的实验操作和数据分析。
三、教学内容和方法1.电容式传感器的基础知识（4学时）-电容的基本概念和计算方法；-电容式传感器的分类和特点；-电容式传感器的工作原理。
2.电容式传感器的原理和构造（6学时）-电容式传感器的工作原理和应用范围；-常见的电容式传感器类型及其特点；-电容式传感器的结构和工作原理。
3.电容测量电路的设计（8学时）-常见的电容测量电路的设计原理；-电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-桥式电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-电容式传感器的输出信号处理和放大。
4.电容式传感器的应用（6学时）-温度测量与控制；-液位检测与控制；-压力传感与控制；-人机交互与触控技术。
5.实验操作和应用案例（6学时）-实验操作：电容的测量和计算；-实验操作：电容式传感器的特性测量；-应用案例：温度测量与控制；-应用案例：液位检测与控制。
四、教学评价1.实验报告和作业：根据实验操作和应用案例，学生需提交实验报告和作业，考察其对电容式传感器的理解和应用能力。
2.课堂讨论和展示：鼓励学生在课堂上参与讨论，展示自己对电容式传感器的理解和实验操作的结果。
3.课程项目：以小组形式设计一个电容式传感器的应用项目，要求学生能够设计并实现一个基于电容式传感器的控制系统，考察学生的创新思维和工程实践能力。
五、教材参考1.《传感器技术与应用》（第3版），明山，高等教育出版社。
2.《电容式传感器技术与应用》（第2版），姚文奇，机械工业出版社。
基于51单片机的电容式液位传感器摘要：本文设计了一种基于51单片机的电容式液位传感器，主要由单片机系统、555 定时器、LCD1602组成。
单片机作为控制部分，接收 555 定时器方波信号并读取其频率，将该频率转换成液位高度，显示到 LCD1602 液晶显示屏上。
在计算液位高度前，采用限幅滤波算法对所测频率进行滤波处理，减小了电容与频率转换的误差，提高了传感器的精度，并且系统的成本较低。
关键词：液位传感器；555 定时器；频率测量；软件滤波引言液位准确检测一直以来是传感检测技术方面的研究热点，同时也是控制领域的一项关键技术。
通常进行液位测量的方法分为直接法和间接法。
随着工业自动化规模的不断扩大，因直接液位测量法原始、精度低等逐渐被间接测量方法取代。
本文设计的液位传感器，在充分考虑具体工程应用背景的基础，对传统电容传感器进行了改进，提出了基于51单片机的电容式传感器的油位检测系统，并采用限幅滤波算法，减小了电容与频率转换的误差。
一、电容液位检测的原理电容式液位传感器是利用被测介质液位高度的变化引起电容变化的原理，将被测液位高度的变化转化为电容值，利用555定时器产生振荡，只要检测出了555定时器的频率信号就可以得到电容值，进而检测出液位的高度H。
工作原理如图1所示。
其电容值的计算公式如下：图1二、系统硬件设计系统的总体硬件框图如图2所示图22.1多谐振荡电路由555定时器构成的多谐振荡器是测量的方波信号源，其具体电路如图3所示。
其可以为电容检测电路提供电压幅值为5V、频率为500KHZ的方波信号源。
图32.2单片机和显示电路选用AT89C51单片机，即满足精度和实时性的要求，又符合低成本要求。
采用LCD1602作为显示屏，具有清晰度高、方案成熟、应用广泛等优点。
三、软件设计系统软件主要包括转换程序及LCD1602显示子程序、限幅滤波程序。
3.1LCD1602显示子程序图4 LCD液晶显示程序3.2主程序图5 主程序四、结论本文结合实际行业的要求，设计了基于单片机的液位测量系统。
电容式传感器教学设计案例引言电容式传感器是一种常见的传感器，它通过测量电容的变化来检测目标物体的一些特征，如接近程度、湿度、液位等。
由于其在工业自动化和电子应用等领域的广泛应用，电容式传感器成为了教学中不可或缺的重要内容。
本文将以一个电容式传感器的教学设计案例为例，介绍如何有效地在课堂上教授电容式传感器的原理和应用。
一、教学目标本教学设计的主要目标是通过一个具体的案例，使学生掌握电容式传感器的工作原理、电路连接方法以及实际应用。
具体而言，学生应能够：1. 理解电容式传感器的原理及其在实际应用中的作用；2. 掌握电容式传感器的基本电路连接；3. 进行电容式传感器的实验操作，并对实验结果进行分析和解释；4. 进一步拓展思维，探索电容式传感器在其他领域中的应用。
二、教学内容1. 电容式传感器的原理介绍首先，通过讲解电容的概念和计算公式来引出电容式传感器的原理。
然后，详细介绍电容式传感器是如何通过测量电容的变化来实现目标物体特征的检测的，如接近程度、湿度、液位等。
2. 电容式传感器的电路连接方法在此部分，教授学生如何正确地连接电容式传感器至电路中，并讲解不同连接方式的优缺点。
通过实际操作，学生可以更深入地理解电容式传感器的电路连接，并掌握相关的实验技能。
3. 电容式传感器实验设计在实验设计部分，提供一个具体的实验案例，如使用电容式传感器测量液体的液位。
首先，讲解实验的目的和步骤，然后引导学生进行实验操作，并记录实验数据。
通过实验结果的分析和讨论，学生能够理解电容式传感器在该实验中的作用和应用。
4. 实验结果分析与展示学生应根据实验结果进行数据处理和分析。
他们可以使用图表、表格等形式，将实验数据以直观的方式展示出来，并进行结果解释。
此外，还需引导学生进行实验结果的讨论，探究实验中可能存在的误差和改进方法。
5. 拓展应用探索本部分将引导学生思考并探索电容式传感器在其他领域的应用。
可以提供一些案例或问题，如如何使用电容式传感器检测物体的重量、如何利用电容式传感器设计接近开关等，以激发学生的创造力和探索精神。
电容式液位传感器设计
1.选择合适的电极材料：电极是电容式液位传感器的核心部件，其材
料的选择与电容值的变化密切相关。
一般情况下，电极材料应具有良好的
耐腐蚀性能，并且能够与被测液体产生较大的电容值变化。
常用的电极材
料包括不锈钢、铜、铝等。
2.设计合理的电容结构：电容结构的设计对电容式液位传感器的灵敏
度和线性度有着重要的影响。
一般情况下，可以采用平行板电容结构，即
在容器内侧壁上固定一个金属电极，并将另一个金属电极悬挂于容器内的
液面上方。
当液位变化时，悬挂电极与液面之间的距离发生变化，从而改
变了电容值。
3.选择合适的信号处理电路：电容式液位传感器输出的是电容值的变化，需要通过信号处理电路将其转换为可用的电压或电流信号。
常用的信
号处理电路包括阻抗变换电路、相关计算电路等。
信号处理电路的设计应
充分考虑灵敏度、线性度和稳定性等因素。
4.考虑环境因素：电容式液位传感器在使用过程中会受到温度、压力、湿度等环境因素的影响。
设计时需要考虑传感器的工作温度范围、防护等级、防爆性能等，以保证传感器在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
5.校准和调试：电容式液位传感器在安装和使用前需要进行校准和调试，以确保测量的准确性和可靠性。
校准时可以使用标准液位和测定值进
行比较，根据比较结果进行调整。
总之，电容式液位传感器的设计需要综合考虑材料选择、电容结构设计、信号处理电路设计、环境因素等多个方面的因素。
通过合理设计和严
格调试，可以实现对液位的准确测量。
介电常数型电容式传感器测量液位的结构原理和测量方法。
介电常数型电容式液位传感器是一种常用于测量液体液位的传感器。
它利用液体与传感器之间的电容变化来实现液位的测量。
本文将介绍介电常数型电容式液位传感器的结构原理和测量方法。
一、结构原理介电常数型电容式液位传感器一般由两个电极构成，一个是内部电极，置于容器内部，接触液体；另一个是外部电极，安装在容器的外壁上。
当传感器周围空间内有不同介电常数的物质时，两个电极之间就会形成一个电容。
传感器内部的电极通常是一个金属管，它充当着液位传感器的一个极板，又作为液体容器的内衬。
金属管的内侧与液体接触，外侧与容器的壁隔离。
液位上升时，液体中介电常数相对空气较大，电容值相应增大；液位下降时，液体中介电常数相对空气较小，电容值相应减小。
传感器的外部电极通常是一个与液位变化没有直接关联的导电材料，如金属片或金属环。
外部电极与传感器内部电极之间的电容取决于液体在两个电极之间的介电常数差异。
二、测量方法介电常数型电容式液位传感器常用的测量方法主要有两种：差分模式和绝对模式。
1.差分模式差分模式是通过测量两个电容的差值来实现液位的测量。
传感器的内外两个电容分别为C1和C2，液位下降时C1减小，C2增大；液位上升时C1增大，C2减小。
通过测量C1和C2的差值，可以得到液位的变化。
差分模式测量的优点是可以减少温度等环境因素对测量结果的影响，并且具有较高的测量精度。
然而，差分模式需要测量两个电容值，因此需要更复杂的电路设计和信号处理。
2.绝对模式绝对模式是通过单独测量一个电容的值来实现液位的测量。
一般选择外部电容C2进行测量。
当液位上升时，C2减小；液位下降时，C2增大。
通过测量C2的值，可以得到液位的变化。
绝对模式测量的优点是电路设计简单，信号处理也相对简单。
但是，绝对模式对温度等环境因素的影响较大，需要进行温度补偿以提高测量精度。
三、总结与应用介电常数型电容式液位传感器是一种基于电容测量原理的传感器，通过测量液体与传感器之间的电容变化来实现液位的测量。
电容式液位仪设计摘要：该液位计利用不同介质具有不同的介电常数的特性，使液面高度变化改变电容大小，建立线性方程，使得能通过检测电容大小检验出液面高度。
本液位计一共分六个部分，由RC文氏震荡电路，衰减电路，微分电路，滤波电路，整流电路和单片机检测显示部分组成。
其中电容板与运放组成微分电路，电容的大小与电路的输出大小呈线性。
单片机通过检测整流后的输出，得出页面高度。
此题的重点是设计合理的滤波电路，难点是如何提高精度。
2.方案论证本设计主要任务是测量平行探针的电容。
并探索电容的容量与液体高度的关系。
电容式传感器检测电路主要有交流半桥式检测电路、充放电检测电路、基于V/T变换的电容测量电路，交流锁相放大电容测量电路，分别论证如下。
方案1：交流半桥式检测电路AC电桥电容测量电路如图2所示，其原理是将被测电容在一个桥臂，可调的参考阻抗放在相邻的一个桥臂，二桥臂分别接到频率相同/幅值相同的信号源上，调节参考阻抗使桥路平衡，则被测桥臂中的阻抗与参与阻抗共轭相等。
图2 交流半桥式检测电路这种电路的主要优点是：精度高，适合作精密电容测量，可以做到高信噪比。
方案2：充放电检测电路充/放电电容测量电路基本原理如图3所示。
由CMOS开关S1，将未知电容Cx充电至Ve，再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。
在一个信号充/放电周期从Cx传输到检波器的电荷量Q=Ve·Cx，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T重复进行，因而平均电流Im=Ve·Cx·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压Vo=Rf·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf为检波器的反馈电阻) 。
图3 充放电检测电路方案3 基于V/T变换的电容测量电路V/T变换的电容测量电路基本原理如下图所示。
图4 电容检测电路电流源Io为4DH型精密恒流管，它与电容C通过电子开关K串联构成闭合回路，电容C的两端连接到电压比较器P的输入端，测量过程如下：当K1闭合时，基准电压给电容充电至Uc=Us，然后K1断开，K2闭合，电容在电流源的作用下放电，单片机的部计数器同时开始工作。
一设计原理本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。
主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。
从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。
通过单片机控制水泵的运转。
显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。
该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。
二传感器设计.(1)传感器原理电容式液位传感器系统; 它利用被测体的导电率, 通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化, 再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能, 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。
(2)传感器的组成图3-1-2 为传感器部分的结构原理图。
它主要是由细长的不锈钢管(半径为R1 ) 、同轴绝缘导线(半径为R0 ) 以及其被测液体共同构成的金属圆柱形电容器构成。
该传感器主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化, 从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
图3-1-2传感器原理图(3) 测量原理由图1 可知, 当可测量液位H = 0 时, 不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容C0 , 根据文献得到电容量为:（1）式中, C0 为电容量, 单位为F ; ε0 为容器内气体的等效介电常数,单位为F/ m; L 为液位最大高度; R1 为不锈钢管半径;R0 为绝缘导线半径, 单位为m。
当可测量液位）为H 时, 不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CH :（2）式中, ε为容器内气体的等效介电常数, 单位为F/ m。
因此, 当传感器内液位由零增加到H 时, 其电容的变化量ΔC 可由式(1) 和式(2) 得（3）由式可知, 参数ε0 , ε, R1 , R0 都是定值。
电容式液位计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电容式液位计的工作原理与构造，掌握其测量液位的物理基础。
2. 学会分析电容式液位计的电路图，并能解释各部分的功能和相互关系。
3. 掌握影响电容式液位计测量精度的因素，能够列举并解释至少三种主要影响因素。
技能目标：1. 能够运用所学的知识，正确操作电容式液位计进行液位的测量。
2. 通过实践，学会对电容式液位计进行简单的故障诊断和校准。
3. 能够设计简单的液位控制电路，并运用电容式液位计作为传感部件。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理传感器在工业控制中应用的兴趣，激发学生探索工程技术的热情。
2. 增强学生的团队合作意识，通过小组合作完成实验和项目设计。
3. 培养学生严谨的科学态度，认识到精确测量在工业生产中的重要性。
分析：本课程针对高中年级学生，他们已具备基础的物理知识和一定的电路原理理解能力。
课程性质为实践性与理论性相结合，要求学生在理解电容式液位计理论知识的基础上，通过实践活动加深理解，并将知识应用于解决实际问题。
课程目标旨在通过理论与实践的结合，提升学生的知识应用能力和实践操作技能，同时培养对物理学科的兴趣和正面价值观。
通过具体的学习成果分解，教师可依据目标进行教学设计和评估学生的学习效果。
二、教学内容1. 理论知识：- 电容式液位计的工作原理与物理基础。
- 电容式液位计的电路分析与各部分功能。
- 影响测量精度的因素，包括介质特性、传感器间距、温度等。
- 传感器在工业控制中的应用案例分析。
2. 实践操作：- 电容式液位计的组装与操作流程。
- 液位测量实验，包括不同介质下的测量对比。
- 简单故障的诊断与校准方法。
- 设计并实现一个简单的液位控制电路。
3. 教学大纲安排：- 章节一：电容式液位计的基础知识（1课时）- 章节二：电容式液位计的电路分析与功能（1课时）- 章节三：影响测量精度的因素及解决方案（1课时）- 章节四：实践操作与实验（2课时）- 章节五：液位控制电路设计与实现（2课时）4. 教材关联：- 教科书第三章：传感器及其应用。
电容式液位传感器的设计李一峰;吴振陆;樊海红【摘要】设计了一种基于单片机的电容式液位传感器，主要由单片机系统、555定时器、液晶显示屏组成。
单片机作为主要控制的部分，控制系统所有的部分，接收555定时器方波信号并读取出其频率，将频率转换成液位高度，显示到LCD1602液晶显示屏幕上，软件计算液位高度，减小了电容与频率转换的线性误差，最终实现算法的设计。
%Capacitance type liquid level sensor based on single chipwas designed. The system consists of single-chip microcomputer system, 555 timer, LCD screen. Single chip microcomputer, as the main control part, control all part of the system, receive a 555 timer square wave signal and read out the frequencywhich is transformedinto the height of liquid level and is displayed on the LCD1602 liquid crystal screen.The liquid level height is calculated by software, by reducing the linearity error of capacitance and frequency conversion,and finally the algorithm is designed.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P90-94)【关键词】电容式液位传感器;555定时器;多谐振荡电路;频率转换【作者】李一峰;吴振陆;樊海红【作者单位】广东海洋大学信息学院，广东湛江524088;广东海洋大学信息学院，广东湛江 524088;广东海洋大学信息学院，广东湛江 524088【正文语种】中文【中图分类】TP212在石油化工、水利水电、农田灌溉、环境监测以及食品加工等众多行业，液位是一个重要的技术参数。
液位准确检测一直以来是传感检测技术方面的研究热点，同时也是控制领域的一项关键技术。
通常进行液位测量的方法有 20多种，分为直接法和间接法。
直接液位测量法是以直观的方法检测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。
然而随着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。
目前国内外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，如浮子式、液压式、超声波法、磁致伸缩式、光纤等。
但这些方法都有各自的缺点问题，如设备复杂、测量不准等，所以解决以上问题就是对液位测量提出的新要求。
电容式液位传感器其原理就是利用电容量的大小与电容外特征有直接关系，即是电容值与极板的面积成正比，与极板间的距离成反比，特别是与极板间的介质的介电常数ε成正比，而水和油的介电常数差别较大，正好可以利用。
将被测液位转换为电容量的传感器，它的敏感部分就是两根大小参数一样的金属棒（其中一根外包绝缘层防止短路）构成的具有可变参数的电容器。
两根金属棒插入的液位高度不同，会改变电容器的电容量。
传感部分将液位高度转换成相应的电容量，用555 振荡电路将容量变化转换成频率，再将频率数据输入到单片机，计算出液位高度。
最后用LCD1602显示屏显示液位。
电容式液位传感器通过测量电容来获取液位值，其容器的结构主要有圆筒状柱型结构和探针式（平行极板）结构。
2.1 电容测量电路设计的小电容的测量是利用被测电容的储能以及充放原理与555定时器组成多谐振荡电路。
将测量的电容量换算成振荡频率输出。
该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围。
555定时器输出波形为方波信号，可直接输入单片机的计数器进行处理。
2.2 单片机选择STC89C51RC单片机，8 K字节 Flash，40位I/O口线，内置MAX810复位电路。
内部具有ISP在线程序下载接口，无需专用下载烧录器。
机器周期为6个状态周期，也就是12个时钟周期，最高工作时钟频率为80 MHz，速度非常快。
考虑到简化电路结构，选用自带 MAX810复位电路的单片机。
考虑到降低成品成本，选择内部具有ISP在线程序下载接口，无需专用下载器烧录器的单片机。
考虑测量液位时会有波动，为了确保其测量，计算与显示的实时性，选用工作时钟频率较高的这款单片机。
2.3 系统的结构框图系统以STC89C51RC单片机为控制元件，以探针作为测量元件，用555定时器测频，用LCD1602显示液位，外围还有晶振，电源电路。
系统结构框图如图1所示：3.1 电容式液位传感器系统如图2所示为系统总图，包括STC89C51RC单片机，晶振（使用11.059 2 M），ISP下载器电路，555定时器的多谐振荡电路，LCD1602显示电路，电源（地）。
3.2 555多谐振荡器测电容电路设计如图3所示为由 555定时构成的多谐振荡电路。
通过计算频率来计算被测电容的大小。
接通电源后，电源VCC通过R1和R2对电容C1充电。
当Uc<1/3VCC时，振荡器输出Uo=1，放电管截止。
当Uc充电到≥2/3VCC后，振荡器输出Uo翻转成0。
此时放电管导通，使放电端(DISC)接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。
当Uc下降到≤1/3VCC后，振荡器输出Uo又翻转成1。
此时放电管又截止，使放电端（DISC）不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C1充电，又使Uc 从1/3VCC上升到2/3VCC，触发器又发生翻转。
如此周而复始，从而在输出端Uo得到连续变化的振荡脉冲波形。
脉冲宽度TL=ln2 R2C1，由电容C1放电时间决定；TH=ln2(R1+R2) C1，由电容C1充电时间决定，脉冲周期T=TH+TL。
工作波形如图4所示。
555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为设置R1=1 KΩ，R2=750 KΩ，令R1+R2≈R2得到即3.3 LCD1602显示电路设计LCD1602它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，LCD1602显示部分的接口电路如图5所示。
3.4 电源部分系统电源滤波电路如图6所示。
设计中的电源是外接插头。
在输入电路通电瞬间，由于电容上的初始电压为零，会形成很大的瞬时冲击电流。
为防止冲击电流过大造成电源无法正常投入，其输入采用较大容量的滤波电容。
这里采用了体积小的极性电容。
大容量的滤波电容的蓄能作用提高通电瞬间电源电路的过载能力，保证电源的正常投入。
4.1 系统主程序设计主程序在程序运行的过程中必须先经过初始化，包括定时器中断程序，液晶显示程序以及各个控制端口的初始化工作。
系统在初始化完成后就进入定时器和计数器的设置，然后将测量的电容量换算成频率，读取频率后计算出液位值，然后在液晶显示屏显示出来。
系统软件设计的主程序流程如图7所示。
4.2 定时器T1的中断程序定时器的中断不干扰单片机的正常运行，可以使单片机不用一直等待一个时间的到来而空转，或者运行一个程序的过程中计算运行的时间并定时插入一个额外的工作，大大提高单片机的工作效率。
在处理多任务（主程序与各个子程序）时，必须使用定时器（也可以通过外部信号做计数器）以及外中断来切换多个任务。
定时器T1的中断程序流程如图8所示。
4.3 LCD显示程序显示数据之前，必须要初始化，经过初始化之后，开始采集电容数据，然后计算频率并换算成液位值，传输数据到LCD中显示出来。
LCD显示流程如图9所示：本次试验直接用自来水，传感器的量程为 50mm，精度为1mm。
由于其中一根探针外层包裹绝缘材料，导致实际长度比另一根探针长3mm。
若外层包裹绝缘材料的探针触碰到容器底部，则实际液位高度为测得液位高度+3mm。
将传感器的两根探针竖直插入到试验用水中，重复测量4次取平均值如表1所示（单位：mm）。
分析实验数据，测量误差为1mm，实验数据与实际情况相符合。
6.1 误差分析本设计产生误差的原因主要有 4个，1）正弦波发生模块；2）模拟比较器的精度；3）机测量时间的精度问题；4）采用了某些近似公式。
虽然从示波器上观察这个正弦波比较理想，但是仍旧不是理想的波形。
6.2 改进的方法1）采用更高的处理器频率。
Proteus软件中STC89C51RC最高只能用8 MHz的晶振，而实际上它的工作频率可以高达16 MHz。
或者可以采用其他更高性能的处理器芯片。
都将有助于提高检测精度。
2）采用专门的正弦波发生芯片。
这样可以提高正弦波的质量，提高精度。
但是这会增加许多硬件和软件的工作。
电容式液位传感器的设计采用了单片机控制的电容式液位传感器结构，该液位传感器设计结构简单，相比于其它液位传感器，电容式液位传感器的显著优点在于探头部分不带可动的机械部件，结构紧凑，体积较小，并且能通过液晶显示读数的方式得到准确的液位数据。
实验结果表明，测试系统稳定，测量结果准确，误差小，能够达到预期的设计目标。
【相关文献】[1] 潘新民，王燕方.微型计算机控制技术（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2010.[2] 唐露新.传感器与检测技术[M].北京：科学出版社，2011.[3] 律德才，邵富群.高压法微小电容检测[J].仪器仪表学报，2009，（7）：1 448-1 451.[4] 张小勇，陈颖鸣，郭禹姬.基于电容检测芯片的电容检测系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2010，（6）：35-37.[5] 王雷.电容传感器新型微弱电容测量电路[J].传感技术学报，2002，（4）：273-277.。
