1、“.....电容式传感器的电极均由耐用材料组成根不锈钢棒和聚四氟乙烯绝缘线。接口电路依赖个简单的弛张振荡器和微控制器。有源屏蔽电缆将传感器与接口电路连在起。在考虑到连接电缆和传感器寄生元件的情况下，对有源屏蔽电路的稳定进行了分析。该系统已在接地金属容器中通过测量自来水水位进行实验测试。经过的液位变化范围，该系统具有小于的非线性误差和在测量时间内分辨率高于。关键词液位测量电容式传感器有源屏蔽弛张振荡器微控制器导言河流，水库或容器的液位可以通过测量浸在液体内两电极间的电容而进行监控。使用电容式传感器进行液位测量，具有以下优点低成本即对于传感器有比较成熟的技术，低功耗，高线性度，对应用场合的几何形状有较高的适应性。电容式液位传感器的工作原理取决于液体类型，。对于导电液体，为了避免短路......”。

2、“.....在气液分界面以下，液体表现为导体，因此，电容的电介质仅仅是绝缘电极。在气液分界面以上，电介质就是绝缘电极与电极之间的空气，因而产生更小的电容。另方面，对于非导电液体，电极不需要绝缘。在气液分界面下，电介质是液体其介电常数高于空气，而分界面以上，则是空气。对于两种类型的液体，随着液位的升高，在气液分界面以下的电极的面积也就增加，进而导致电容增大。电容式传感器可分为两类浮力电容式传感器即该传感器的电极都不接地和接地电容式传感器即传感器两个电极之是接地的。前者更可取，因为能抵抗杂散电容干扰的接口电路可以对它们的数据进行读取，。然而，由于浮力电容式传感器的安全原因或者操作条件的限制，接地电容式传感器仍需应用在些领域。例如接地金属容器中导电液体液位的测量，。文献公布了个的非线性误差限和项对于的测量范围允许有的非线性误差的决议。另方面......”。

3、“.....在许多工业应用中，传感器是远离电子器件的，例如在油库底部的水位测量。在这些情况下，为了减少外部噪声的影响干扰，传感器用屏蔽电缆连接到接口电路。对于接地电容传感器，普通的被动屏蔽防护罩连接地面是不合适的，因为电缆的附加电容会与电容器的电容同时存在，而且电缆的附加电容能够远大于由于环境条件引起的传感器的电容。为了减少这种附加的电容的影响，接地电容式传感器般采用有源屏蔽技术连接到接口电路这种技术需要依靠不断对电缆内导体的潜力进行抽样并通过放大器将其应用到屏蔽中。令人遗憾的是，当这种技术应用时，电缆的附加元件回引起电子元件的不稳定和误差。传感器的附加元件它在大型传感器中作用巨大，正如本文中涉及到得液位传感器也可以在有源屏蔽电路性能表现上起着重要的作用，但其影响尚未分析。本文介绍了以远程电容式传感器为基础的液位测量系统得设计和实施。它提供了在有源电路中......”。

4、“.....该系统已经通过在接地金属容器中测量液体自来水导电水平进行试验测试。传感器图金属容器中电容液位传感器的原型。传感器的原型图显示了传感器原型设计的图片。传感器约米高，有两个电极，其中个是绝缘的，进而能够测量导电液体。非绝缘电极是根不锈钢棒，在操作条件下会系统接地。绝缘电极是聚四氟乙烯绝缘线，其名义的内径和外径分别为和，由于传感器电容直接取决于它的厚度和电介质的绝缘常数，使用诸如聚四氟乙烯通常被叫做特氟纶这样的材料是必须的，因为它温度稳定，无孔，不粘并且耐腐蚀。线路设置成形，因此两端均露在水面上。这种构造避免了在水下捕捉并连接线端，而且，它使传感器的电容加倍。据初步实验测试，使用双绞线作为绝缘电极并不是可取的，这将明显恶化线性和滞后现象这是因为水可以很容易地以不可预知的方式浸粘电线。在传感器的顶端有块硬质塑料用于设置导线的张力......”。

5、“.....传感器的总电容实际上等于气液分界面以下两电极间的电容。这类电容显示了个同轴电极配置，换言之，个电极是导线，另个电极是绝缘导线周围的导电液体。因此，该电容的理论值可用下式计算文献，在这里为真空介电常数，绝缘线的相对介电常数，和分别是绝缘线的内径和外径，是液位高。两个因素中，第个是考虑到金属线做成形，做第个近似，电容加倍。根据方程，，我们可以准确得到。电路模型图是为电容式传感器设计的电路模型。电容是图所描述的理想电容，和分别是液体的电阻和电容是电感系数。假设该传感器的激励信号的频率足够高大约以致可以忽略阻抗极化的影响。图电容式液位传感器的电路模型。简化低频电路模型。简化高频电路模型。当液体能够导电并且激发信号的频率不太高几十到几百千赫，的影响将优于，并且的影响可以忽略。将电路模型简化成图，这更接近理想值即只受的影响。因为这个原因......”。

6、“.....另方面，在高频下，的影响将优于，因此电路模型简化成图。这种高频电路模型适用于对主动屏蔽电路进行稳定性分析第四部分。传感器特性设计传感器原型的阻抗使用阻抗分析仪安捷伦在和内进行测量。然后，测量结果用于提取图中电路模型的参数。图显示不同的自来水水位的特性结果。电容随着水位高低线性增减，正如公式。灵敏度是，这与节中所陈述的值极其相似。尽管电容能够线性增减，但电阻的增减与液位的变化成反比，着正式我们期望的。最后，电感随液位的变化线性增减这是因为当前回路面积随着液位的升高而减小。图电容式液位传感器的特性结果。接口电路接地的电容式液位传感器的接口电路设计见图。主要模块有模拟多路复用器，选择要测量的电容，弛张振荡器，用于电容周期性转换，还有个微控制器，用于完成测量过程向数据的转换。该接口电路运用三重信号技术对附加偏移和或乘法增益例如......”。

7、“.....这项技术涉及三个测量方法传感器的测量，参考测量，和偏移量的测量。选择的参考为的型陶瓷电容器，这接近图中电容传感器的最大值。偏移量是由接地的整体杂散电容该接口电路而非传感器的所表示。偏移电容将影响三个测量过程。图接地的电容式液位传感器的接口电路设计。复用器这个复用器有三个二对的开关，选择连接振荡器的电容。对于每个测量过程，相应的开关连在位置即连接到振荡器，其他两个在位置即接地。例如，对于传感器的测量，开关在位置，和在位置。表概括了三种测量方法中任种连接振荡器的等效电容的值。表被测量电容周期数值传感器参考值偏移量弛张振荡器个简单的张弛振荡器图可以把接地电容它代表图中复用器选定的三个电容其中个转换成周期性调节信号这样个振荡器需要用到个电路由电阻和电容组成和个用作施密特触发器的比较器。图给出了通过电容后电压的输出波形。输出信号的周期为，其与成比例......”。

8、“.....，我们选择因此。充电电阻，根据图和方成中的的值，使电路在和的频率范围内震荡。这操作频率范围对于传感器和进行时间测定的微控制器都是合适的。此外，的取值要比图的大很多，因此后者对测量的影响可以认为是微不足道的。表概括了每个测量中由此产生的周期，在这里，。图弛张振荡器作为电容周期转换器。振荡器工作时和得波形。微控制器微控制器控制多路复用器并且测量振荡器输出信号的周期。周期的测量是通过嵌入式数字定时器而进行的，因此得到了数值。所选用的微控制器是微晶片，以的频率运行。嵌入的位定时器和捕捉模块负责以纳秒的分辨率进行时间测量。为了减少量子化的相对影响，微控制器连续对个周期的振荡器输出信号进行测量。表列出了每次测量的结果值，和。旦我们有了，和的值，可以通过重信号自动校准技术来计算下面的比值根据表和方程，传感器的电容值可以用估计......”。

9、“.....如图所示。第次使用有源屏蔽技术即屏蔽是在与内部导体具有相同的潜力的情况下起作用的作为屏障，测量该电缆的附加电容时影响就会大大减少。第二个屏障接地并作为当前的返回路径。图中显示了有源屏蔽电路连同理想的电容式传感器和振荡器电路的电阻器图。电缆的屏蔽是通过个配置成电压跟随器的运算放大器而起作用的。要想有个稳定并且精确的有源屏蔽电路，其中关键的点是运算放大器单位增益的选取。接下来我们解释已经连接的电缆和传感器的附加元件是怎样决定的。图有源屏蔽电路。包括连接电缆的附加元件的等效电路。同时包括连接电缆和电容器的附加元件的等效电路。图显示的是在考虑连接电缆的附加元件的情况下图的等效电路。代表内部导体和电缆的第屏障之间的电容，是电路和之间的电感，是相互连接的导体的电阻。电路还包括运算放大器的输出电阻......”。