在《IVD设备液面探测常见问题及案例分析》一文中，我们已经详细介绍了电容式液位传感器PCS0902在全自动免疫分析设备的试剂液面探测应用实例及常见问题的分析，获得了广大IVD研发工程师们的鼓励和认可。在全自动医疗设备的加样移液过程中，都需要检测探针是否接触到试剂液面，以此作为设备系统进入下一步工作的依据。除了使用探针去接触液面这种方式之外，系统中还有非接触式液位检测的需求, 比如废液桶或系统水的高度检测。

本文将结合实验详细分析PCS0902模块非接触式测试方法在废液桶上的应用。

 

此项目实例为仪器废液桶非接触式液面高度探测应用，文章将描述非接触式测试的整个过程。

我们知道对于废液桶或者系统水, 仪器在工作过程中并不需要像加样臂那样, 对液面作精确定量的检测, 而只需要知道液体大致的高度即可, 比如空, 半, 满三种状态。当然, 在检测方法上两者也有根本的区别, 加样臂可以利用试剂针进行接触式探测, 而对于废液桶我们只能采用非接触式探测方法。所以, 在进行实验之前, 咱们有必要先回顾一下关于非接触式电容检测的理论知识。

 

如下图所示, 在废水桶上的电容测量电极可以简化为如下形式:

那么两个电极之间的电容值可以表示为:

 

其中w为铜带电极的宽度, l为电极长度, d为电极之间的距离,ε₀=8.854187817×10^-12F/m, 这样就可以根据介质的相对介电常数和电极的几何尺寸计算出被测电容值。我们知道PCS0902在标准模式下的检测范围是0~48pF, 铜带的长度l通常需要覆盖桶的高度, 因此我们需要调整铜带的宽度w, 使其在满桶状态下得到的电容值略小于PCS0902的最高量程。

 

接下来咱们开始进入实测,首先是测试方式及工具：采用PCS0902电容式液面探测模块单端模式一进行检测，J4接口线缆芯线接容器外部铜片, 容器外部另外一侧铜片接电源地。上位机电脑上运行谱思公司的PUSICAN工具软件进行实时波形监控。

 

探测示意图：

 

实验环境图：

 

测试介质：纯净水

 

设备搭建好，初次开机后空针电容值探测曲线图：几乎无波动，基础电容值大概在8pF，不在零位线。

 

 

 

 

点击空针较准后的电容值探测曲线图：电容值回到零位线附近，无波动。 

 

 

图像显示波形平稳，然后我们进行注液。第一次注液：注入半桶自来水。注液之后情况如下：

 

 

图像显示：注液半桶自来水之后图像出现波动，这是因为用手拿着壶注水时, 人体的大电容造成了干扰, 可以看到稳定之后电容值大概在18pF左右。稳定之后的图像如下图所示，波形平稳：

 

接下来我们进行第二次注液：再次注入自来水，直到满桶。注液之后情况如下：

 

图像显示：待注水过程结束, 波动消失, 稳定之后电容值大概在30pF左右。稳定之后的图像如下图所示，波形平稳：

根据以上实验，在空桶，半桶，满桶的情况下，电容值是有明显的变化。就是说可以我们可以通过这种非接触式的测试方式，去测试容器液体在不同位置的电容值，从而知道容器中液体的位置。实际应用中, 如果在排液到废水桶时, 因为连接系统液路的关系, 导致电容值发生波动, 可以通过总线采取分时读取的方式屏蔽; 通常情况下排液过程不会产生明显波动, 可以使用触发方式, 预先将触发阈值设置为接近满桶的电容值, 一旦水位达到后PCS0902就会送出中断信号给上位机进行下一步的废液处理。

 

综上所述，PCS0902因其具有的高精度，高灵敏度和宽量程的综合性价比特点，可在IVD和环保检测的整个控制液路处理系统得到更加广泛应用。

 

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