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CDC為診斷系統提供簡(jiǎn)單而穩定的電平檢測

作者: 時(shí)間:2017-03-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

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圖5. 歸一化電容測量

除了溫度、濕度和其他環(huán)境變化外,歸一化還可移除電容測量的系統性因素。 電極尺寸、探針與板之間的距離以及空氣和試管的電介質(zhì)效應均不影響測量。 此時(shí),數據表示向混合電介質(zhì)中加入液體的效應,使接近控制變得更方便、更連貫。

然而,無(wú)法在所有情況下使用歸一化數據。 例如,運動(dòng)控制系統可能不夠精確,無(wú)法精準定位;又或者電機控制器的通信鏈路相對CDC輸出速率而言較慢。 就算歸一化數據不可用,本文描述的方法依然可行。

使用斜率和斷續

如圖所示,隨著(zhù)探針靠近液體表面,測得的電容加速增加,但無(wú)法方便地使用此信息控制探針靠近表面時(shí)的速度。 當充盈水平較低時(shí),原始電容值將高于容器充盈水平較高時(shí)的電容值。 使用歸一化數據,則情況相反。 這為尋找閾值增加了難度——此閾值可在適當時(shí)機觸發(fā),改變探針速度。

斜率(或電容的變化率)與位置變化之間的關(guān)系可用于存在絕對電容的情況。 以恒定速度移動(dòng)探針時(shí),斜率能通過(guò)下一個(gè)電容讀數減去上一個(gè)而近似。如圖6所示,斜率數據的表現形式與原始電容數據一致。

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圖6. 使用歸一化電容的斜率數據

原始或歸一化電容讀數的斜率在可變充盈水平下比讀數本身要遠為一致,且無(wú)論何種充盈水平下,找到斜率的閾值相對而言更為簡(jiǎn)單。 斜率數據比電容數據略為噪雜,因此對其求均值將很有用。 當計算得到的斜率值上升至噪聲以上時(shí),探針十分接近液體表面。 利用這種方法可以創(chuàng )建非常穩定的接近曲線(xiàn)。

目前為止涉及的數據都表明隨著(zhù)探針接近液體表面,系統的表現如何;但這種方法的一個(gè)重要特性將在探針接觸液體時(shí)變得更明顯。 在該點(diǎn)處產(chǎn)生了大量的斷續,如圖7所示。這并非像接觸后數據點(diǎn)所顯示的那樣為電容曲線(xiàn)正常加速的一部分。 該點(diǎn)處的電容讀數是接觸前讀數的兩倍多。 這種關(guān)系可能會(huì )隨著(zhù)系統配置而改變,但它是穩定而一致的。 斷續的尺寸大小使尋找電容閾值變得相對容易,通過(guò)該閾值便能可靠地指示突破液體表面的程度。 本應用的目標之一便是將探針插入液體已知的短距離,因此這種特性很重要。

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圖7. 液體表面的斷續

若要使吞吐速率最大,探針應以可能的最高速度移動(dòng),同時(shí)盡量減少探針被推進(jìn)的太遠而造成損壞的危險。 有時(shí)候可能不提供高精度電機控制系統,因此該解決方案必須要能在無(wú)法得知探針精確位置的情況下工作。 目前為止,我們討論的測量方法可以讓您信心十足地完成這項工作。


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