测量容器内的液位

传感器的发展趋势题目\测量容器内的液位

一．概述传感器的发展趋势

二．欲测量容器内的液位，请选用两种传感器（电容式传感器除外），画出可行的方案图并作解释。

一

随着技术进步，当前技术水平下的传感器系统必定向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。在科技发展上，传感器有下列发展趋势：

一是新材料的开发、应用。新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。

材料是传感器技术的重要基础和前提，是传感器技术升级的重要支撑，因而传感器技术的发展必然要求加大新材料的研制力度。事实上由于材料科学的不断发展，传感器材料的不断得到更新，品种不断得到丰富，目前除传统的半导体材料、陶瓷材料、光导材料、超导材料以外，新型的纳米材料的诞生有利于传感器向微型方向发展，随着科学技术的不断进步将有更多的新型材料诞生。

半导体材料在敏感技术中占有较大的技术优势，半导体传感器不仅灵敏度高、响应速度快、体积小、质量轻，且便于实现集成化，在今后的一个时期，仍占有主要地位。而以一定化学成分组成、经过成型及烧结的功能陶瓷材料，其最大的特点是耐热性，在敏感技术发展中具有很大的潜力。

此外，采用功能金属、功能有机聚合物、非晶态材料、固体材料、薄膜材料等，都可进一步提高传感器的产品质量及降低生产成本。

例如，以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦（4.2K）系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

所及，传感器要想取得突破，必定伴随着传感器新材料的发展。

传感器发展的第二个趋势是传感器的集成化、多功能化及智能化。传感器的集成化分为传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。前者是在同一芯片上，或将众多同一类型的单个传感器件集成为一维线型、二维阵列（面）型传感器，使传感器的检测参数由点到面到体多维图像化，甚至能加上时序，变单参数检测为多参数检测；后者是将传感器与调理、补偿等电路集成一体化，使传感器由单一的信号变换功能，扩展为兼有放大、运算、干扰补偿等多功能—实现了横向和纵向的多功能。

集成传感器采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。

而当今，发达国家正在把传感器与电路集成在一起进行研究。智能化传感器是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。与传统的传感器相比，智能化传感器具有以下优点：

1）智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。

2） 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。

3） 智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测与应用领域，而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。

4） 智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需要将它们存储起来。

5） 智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。 智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见，新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。

除此之外，传感器的发展趋势还有生物传感器、光纤化学传感器、真空传感器、激光传感器、无线传感器等具体的应用发展方向。而随着人们生活水平的提升、科技的发展，传感器网络的构建日显重要。伴随着物联网技术的进步，传感器着越来越广泛广泛的应用前景。而且，物联网不仅将在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域大范围应用，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来物联网、传感器将无处不在，和我们的生活完全融为一体。

二.方法一：

在液体容器的下部，安装有电阻应变式传感器，在上部也安装有一个传感器，两个传感器感受到不同的液位差产生的压力差，会产生阻力变化，构成电桥之后阻力变化可以转化成电位变化，电位变化经过计算转化，输出即可显示液位值。

方法二：用磁性液位计测量

磁性浮子式液面计安装于桶槽外侧延伸管上，桶槽内部的液位能由翻板指示器清楚得知。旁路管外侧亦可加装磁性开关，做为电气接点信号输出，或装置液位传送器做远距离液位信号传送及液位控制。该液位计是具有可靠的安全性仪表。液位计是根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180°。液位上升，翻柱由白色转为红色；

液位下降，翻柱转为白色，指示器红、白界位处为容器内介质液位的实际高电阻应变传感器

电阻应变传感器

度，从而实现液位指示。