电容液位变送器结构简单，安装方式灵活，可适用于高压、高温、强腐蚀、易结晶等恶劣环境下的液位的连续检测。但由于电容式液位传感器所测的电容量十分微小，往往由于寄生电容和环境温度等变化难以实现高精度的连续测量。CAV424是一种将电容信号转换成电压信号的集成电路芯片，具有信号的采集(相对电容量变化)处理和差分电压输出的等功能，可以方便地克服寄生电容和环境变化的影响来进行开发设计。
二、电容式液位传感器的测量原理
电容式液位传感器利用液体介电常数恒定时，极问电容正比于液位的原理进行设计的，图1为电容法测量液位的示意图，图2为其等效电路。
假定金属液罐为圆柱型，直径为D；同轴柱状电容传感器探头内金属电极直径为 总长度为 ，电极浸入水和空气中的长度分别为 、H2；金属电极外敷绝缘层为聚四氟乙烯，外电极内表面直径为Dl。
基于CAV424的电容式液位传感器信号调理电路设计
1、CAV424电容信号的检测原理
CAV424是德国AMG公司开发的用于测量一个电容与另一个参考电容值的相对变化，并将电容的相对变化量转换成对应模拟信号的框架集成电路(Frame-ASIC)【】。它具有电容信号的测量和处理功能、模拟电压信号输出功能以及一些保护功能(比如电源极性保护及输出过载电流限制保
护)，另外它还能提供一个恒压源用于其他元器件的工作电源(比如微处理器等)。CAV424的测量原理是由电容c 确定频率的参考振荡器控制两个相位恒定和周期相同的对称构造的积分器，这两个积分器的振幅通过电容c 和Cm来确定，其中电容c为参考电容，Cm为测量电容。比较两个积分器的电压振幅可以得到电容Cxl和Cm的相对电容变化差值(AC=Cm-)。两个积分电路的电压振幅差值信号通过芯片内部的一个二级有源低通滤波器转化成直流电压信号，并经过输出可调的放大输出级输出与AC成比例的电压信号。通过选择参考电容c 的类型，使参考电容与被测电容的温度变化关系 尽可能的接近，从而使输出信号获得一定的温度补偿效果。该输出信号已经进行了温度补偿，同时只要简单调整很少的2元器件就可以改变低通滤波器的滤波常数和放大倍数。其中，Ql和Q2决定低通滤波器1和低通滤波器2的角频率，凡l和凡2用来调整放大器的增益，可通过调整电阻 和Rosc的电压来调节Cm和Cosc电容器的激励电流，从而对传感器的零点和满度的校正及其温度系数进行补偿。在CAV424的电路中还集成了一个温度传感器，它可以直接给微处理器提供温度信号用于温度补偿。利用CAV424作为电容式液位变送器的调理电路可克服寄生电容和环境变化的影响，同时传感器的处理电路也较简单。沼气流量计 |
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