CN102288259A - 一种分段电容式液位传感器及其液位测量方法 - Google Patents

Abstract

一种分段电容式液位传感器及其液位测量方法，包括微处理器，与微处理器相连接的正弦波发生电路，与微处理器和正弦波发生电路相连接的多路转换开关，与多路转换开关相连接的分段式电容，分段式电容由至少两段互相绝缘的电容排列组成，多路转换开关分别对应连接分段式电容中的各段电容，所述微处理器和多路转换开关之间分别连接有漏电阻检测电路和相位差检测电路；所述微处理器控制多路转换开关将分段式电容中各段电容的输入端通过一充电电阻连接到正弦波发生电路，输出端分别连接到漏电阻检测电路、相位差检测电路。本发明采用漏电阻检测电路和相位差检测电路来准确测定分段式电容的各段电容，使液位测量的更加准确，可靠性高、抗干扰能力强。

Description

一种分段电容式液位传感器及其液位测量方法

技术领域

本发明涉及一种液位传感器及其液位测量方法，具体的说是涉及一种适合多界面液位测量的分段电容式液位传感器及其液位测量方法。

背景技术

目前，在多界面液位测量中采用的电容式传感器大多是由两根金属圆管构成，液体进入两管之间，形成电容电介质，这样当其中有两种不同的液体时，便看作是两个电容器并联，由此可测出液位的高度。这种电容式传感器存在以下缺点：

(1)测量精度不高，误差较大

这种单段式液位传感器需要事先知道不同液体的介电常数，且在测量过程中这两个参数需要设置成常数，但在实际生产中，这两个参数不是恒定的，因此，测量误差较大；而且，在多种实际应用中，往往在两种液体层中间存在着一个厚薄不一、密度梯度不定的过渡层，成分复杂，使的界面的测量误差会更大。

(2)测量电路复杂、通讯不方便

单段式液位传感器其测量电路大多采用复杂的模拟技术，如变压器电桥式、运算放大器式及脉宽式等，可靠性不高、抗干扰能力弱，智能化程度不高，与主控制器通讯不方便。同时，单段式液位传感器往往需要进行温度补偿。

中国专利ZL00261115.5和ZL200910031170.5分别公开了一种多界面液位检测***以及测量液位的非接触传感器，采用了分段式电容对液位进行检测。然而，由于对液位检测的精度依赖于对传感器各段电容的准确测量，而现有公开的此类液位传感器大部分都是采用传统的直接测量电容方式，测量得到的电容值会包含造成较大的误差，进而影响由此测得的液位高度的准确性和可靠性，而现有包括上述两项专利在内的传感器均未对这一问题给出较好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是设计一种分段电容式液位传感器，测量时具有较高的准确度、稳定性和可靠性，能够实现多界面液位的准确测量，并能方便地通讯。

为了达到上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种分段电容式液位传感器，包括微处理器，与微处理器相连接的正弦波发生电路，与微处理器和正弦波发生电路相连接的多路转换开关，与多路转换开关相连接的分段式电容，所述分段式电容由至少两段互相绝缘的电容排列组成，所述多路转换开关分别对应连接分段式电容中的各段电容，所述微处理器和多路转换开关之间分别连接有漏电阻检测电路和相位差检测电路；所述微处理器控制多路转换开关将分段式电容中各段电容的输入端通过一充电电阻连接到正弦波发生电路，输出端分别连接到漏电阻检测电路和相位差检测电路。

进一步，所述正弦波发生电路包括正弦函数采样编码电路，与正弦函数采样编码电路相连接的数模转换电路，以及与数模转换电路相连接的调理放大电路。

所述多路转换开关是采用模拟多路复用器。

另外，本发明还包括与所述微处理器相连接的串行通讯接口和人机接口电路。

所述串行通讯接口是采用置于微处理器内的RS-485总线接口。

所述人机接口电路包括与微处理器相连接的设定按键、状态指示灯和数据显示器。

所述分段式电容是采用管柱型分段结构，或者平板型分段结构，或者扣式分段结构。

另一方面，本发明还提供一种上述分段电容式液位传感器的液位测量方法，通过分别检测分段式电容中各段电容的漏电阻和其对输入波形造成的相位差来计算出各段电容的电容值，再根据计算出的各电容的电容值计算出液体中各界面的液位高度。

作为优选，检测分段式电容中各段电容的漏电阻时，在各段电容的两端分别输入正弦波电压，并检测电容两端的实际输出电压，则该段电容的漏电阻Rx为：

$R_x=\frac{U_x}{U_i-U_x}R$

式中，Ui为输入的正弦波电压，Ux为电容两端的实际输出电压，R为电容的充电电阻。

作为优选，计算出各段电容的电容值后，首先通过比较各段电容的电容值大小及电容值突变位置来确定不同液体以及液体与空气之间的界面所在的电容段，在所确定的该段电容中，液体界面相对该段电容底部的高度Lx为：

$L_x=\frac{C_x-C_{t1}}{C_{t1}-C_{t2}}L$

式中，Cx为实际算得的该段电容的电容值，C_t2为当该段电容充满比重较大液体时的电容值，C_t1为当该段电容充满空气或比重较小液体时的电容值，L为该段电容的总长度；

则该界面的液位高度H为：

H＝L₀+Lx

式中，L₀为位于该界面所在电容段以下的所有电容段的总长度。

本发明分段电容式液位传感器的优点如下。

如上述的结构和方法，本发明液位传感器采用了数字式电容漏电阻及相位差检测技术，根据相位差及电容漏电阻数值计算得到各段电容值，根据各段电容判断各液位分界面位于哪一段，并终获得各分界面液位高度。克服传统模拟检测电路(如变压器电桥式、运算放大器式及脉宽式等)存在的结构复杂、可靠性不高、抗干扰能力弱、测量精度低的缺点。

如上述的结构，本发明液位传感器采用分段式电容作为传感元件，分段式电容由至少两段互相绝缘的电容排列组成，结合模拟和数字技术、采用在线检测介质介电常数的方法，不仅能对单一界面和多界面液位进行检测，而且能大大提高测量精度；也大大扩大了它的应用范围。

如上述的结构，本发明液位传感器采用微控制器来控制液位检测，大大增强了该液位传感器的功能，与传统的电容式液位传感器相比，具有较强的数据处理、自动校零、实时自诊断、友好的人机交互及通讯方便等能力，同时实现了计算机远程监控。

附图说明

图1是本发明分段电容式液位传感器的结构示意图。

图2是本发明液位传感器中电容漏电阻及相位差检测的原理图。

图3是本发明液位传感器一实施例的电原理图。

图4是本发明液位传感器中正弦波发生电路的电原理图。

图5是本发明液位传感器中管柱型分段结构电容的示意图。

图6是本发明液位传感器中平板型分段结构电容的示意图。

图7是本发明液位传感器中扣式分段结构电容的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的结构特征。

图1是本发明分段电容式液位传感器的结构示意图。如图1所示，本发明分段电容式液位传感器，包括：微处理器1，与微处理器1相连接的正弦波发生电路2，与微处理器1和正弦波发生电路2相连接的多路转换开关3，与多路转换开关3相连接的分段式电容4，所述分段式电容4由至少两段互相绝缘的电容排列组成，所述多路转换开关3分别对应连接分段式电容4中的各段电容401，所述微处理器1和多路转换开关3之间分别连接有漏电阻检测电路5和相位差检测电路6；所述微处理器1控制多路转换开关3将分段式电容4中各段电容401的输入端通过一充电电阻(见图3中的电阻R)连接到正弦波发生电路2，输出端分别连接到漏电阻检测电路5和相位差检测电路6。

进一步，所述正弦波发生电路2包括正弦函数采样编码电路201，与正弦函数采样编码电路201相连接的数模转换电路202，以及与数模转换电路202相连接的调理放大电路203。

所述多路转换开关3是采用模拟多路复用器。

另外，本发明还包括与所述微处理器1相连接的串行通讯接口7和人机接口电路8。

所述串行通讯接口7是采用置于微处理器1内的RS-485总线接口。

所述人机接口电路8包括与微处理器1相连接的设定按键、状态指示灯和数据显示器。

所述分段式电容4是采用管柱型分段结构，或者平板型分段结构，或者扣式分段结构。

本发明液位传感器中采用了数字式电容漏电阻及相位差检测技术来实现电容值的准确测量，图2是电容漏电阻及相位差电容检测方法的原理图。如图2中所示，Cx和Rx为待测电容和电容的漏电阻，电阻R为充电电阻。在输入端加一个正弦激励电压U_i，在输出端得到响应电压Uo，Uo也是一个正弦波，只是幅值和相位较U_i有所变化，相位式电容检测法正是通过检测输入和输出两个波形的差异来得到待测电容Cx的大小。

假设输入端的正弦波方程为

U_i(t)＝Asin(ωt)

式中A为正弦波的峰值，ω为正弦波的频率。那么被测电容两端的电压

$U_0\left(t\right)=U_i\left(t\right)\frac{Z_x}{R+Z_x}$

式中Z_x表示被测电容和并联漏电阻的阻抗。其为

$Z_x=\frac{R_x\frac{1}{\mathrm{j\ω}{C}_x}}{R_x+\frac{1}{\mathrm{j\ω}{C}_x}}=\frac{R_x}{1+\mathrm{j\ω}{R}_x{C}_x}$

根据上式，有

$\frac{U_0\left(t\right)}{U_i\left(t\right)}=\frac{\frac{R_x}{1+\mathrm{j\ω}{R}_x{C}_x}}{R+\frac{R_x}{1+\mathrm{j\ω}{R}_x{C}_x}}=\frac{R_x}{R+R_x+\mathrm{j\ωR}{R}_x{C}_x}$

$\frac{U_0\left(t\right)}{U_i\left(t\right)}=\frac{1}{\sqrt{{\left(\frac{R+R_x}{R_x}\right)}^2+{\left(\mathrm{\ωR}{C}_x\right)}^2}}\∠-\arctan \left(\frac{\mathrm{\ωR}{R}_x{C}_x}{R+R_x}\right)$

这样，初始正弦波与被测电容后的正弦波的相位差

如果用Δt代表波形的滞后时间，则有

$C_x=\frac{R+R_x}{\mathrm{\ωR}{R}_x}\tan \left(\mathrm{\ω\Δt}\right)$

式中，充电电阻R和正弦波频率(对应ω)都是已知的量，要获得被测电容Cx的值，就需要测量漏电阻Rx和波形的滞后时间，即本发明液位传感器中由漏电阻检测电路5和相位差检测电路6分别测得。

基于上述原理，本发明液位传感器在进行液位测量时，通过分别检测分段式电容中各段电容的漏电阻和相位差来计算出各段电容的电容值，再根据计算出的各电容的电容值计算出液体中各界面的液位高度。

图3是本发明液位传感器一实施例的电路原理图。在本实施例中，所述微处理器1采用ATMega16单片机芯片，所述漏电阻检测电路5和相位差检测电路6通过编程集成于ATMega16单片机芯片***中。以下对本实施例中液位传感器各部件的电路组成进行分别说明。

1.正弦波发生电路。

所述正弦波发生电路2由作为正弦函数采样编码单元的单片机芯片ATMega16，数模(D/A)转换芯片DAC0832和运算放大器LM358组成。如图4所示，单片机芯片ATMega16的引脚AVCC，AREF引脚接5V电源，AIN1引脚接地，它的PD引脚接D/A转换芯片DAC0832的数据输入端DI0-DI7。D/A转换芯片DAC0832有四个控制引脚，它们是片选脚CS、数字输入量使能脚ILE、写使能脚WR1和WR2。将片选脚CS和写使能脚WR2直接接地，ILE引脚直接接到+5V电源上，只保留WR1作为控制线。引脚Vref为参考电压输入端，接到+5V电源上。DAC0832的输出线有三条，引脚Rbf为运算放大器反馈线，接到运算放大器的输出端。Iout1和Iout2为两条模拟电流输出线。(Iout1+Iout2)为一个常数：即，若输入数字量全部为“1”，则Iout1为最大，Iout2为最小；若输入数字量全部为“0”，则Iout1最小，Iout2最大。为了保证额定负载下输出电流的线性度，Iout1和Iout2引脚上的点位必须尽量接近地电平，因此将此该两个引脚接到运放的输入端，并将Iout2引脚接地。

单片机芯片ATMega16中的正弦函数采样编码单元以一定的频率对正弦函数进行采样，将采样得到的点转化为对应的数字量DATA，再以一定的频率将这些点送至D/A转换芯片DAC0832中，就完成了正弦波的发生。在图4中：

$U_1=-\frac{\mathrm{DATA}}{256}{V}_{\mathrm{ref}}$

式中DATA为主控芯片传来的数字量，V_ref为参考电压。

对于正弦波发生电路2的正弦波输出信号U₀，有以下关系：

$\frac{V_{\mathrm{ref}}}{R_2}+\frac{U_1}{R_1}+\frac{U_0}{R_3}=0$

取R₃＝R₂＝2R₁，则正弦波输出信号U₀为：

$U_0=V_{\mathrm{ref}}\frac{\mathrm{DATA}-128}{128}$

2.多路转换开关。

所述多路转换开关3采用TI公司生产的模拟多路复用器CD4067B(即模拟转换开关)，正弦波发生电路2的输出U₀通过充电电阻R接到模拟转换开关CD4067B的公共端引脚OUT/IN，开关的多路通道是引脚IN/OUT0～15，将这16路通道接到分段式电容4上，每个通道对应连接一段电容，片选是INH引脚，高电平有效，通道选择由引脚A、B、C、D输入端决定，引脚INH和引脚A、B、C、D与单片机芯片ATMega16的PC接口相联，引脚INH接PC7，引脚A、B、C、D分别接PC6、PC5、PC4、PC3，单片机通过改变A、B、C、D的状态，选择IN/OUT0～15通道的导通顺序。

3.漏电阻检测电路和相位差检测电路。

所述模拟转换开关CD4067B的公共端引脚OUT/IN连接到单片机芯片ATMega16中主控芯片A/D转换引脚ADC7以及引脚AIN0，通过单片机芯片ATMega16中内置的漏电阻检测单元和相位差检测单分别进行漏电阻和相位差的测量。

(1)漏电阻的测量

正弦波发生电路2此时输出恒值电压U_i，显然，恒值电压加到充电电阻和被测电容串联的电路上一段时间后，电容的影响就不存在了，可以根据电阻串联原理，计算出漏电阻Rx的值。

$R_x=\frac{U_x}{U_i-U_x}R$

式中R为充电电阻，Ux为电容两端的实测电压。

(2)相位差的测量

单片机芯片ATMega16选定一个起始点，同时关闭多路转换开关3不连接到待测电容，测量第一个下降沿到来的时刻；打开多路开关接通第一个待测电容，测量第一个下降沿到来的时刻。上述两个时刻的时间差，就得到在第一个待测电容上的波形延时时间，采用上述方法切换多路转换开关3，依次对各段电容进行检测。

转换开关CD4067B的公共端是同时连接到两处，一个是模拟比较器的AIN0端，另一个是测量漏电阻所用的A/D转换器的输入端口，这两个端口虽然连接一起，但是互相不干扰的。

4.串行通讯和人机接口电路。

单片机芯片ATMega16采用RS-485总线与外部进行通信与外部通信；其人机接口电路8包括设定按键，LED灯指示(运行、报警、数据传输)和数据显示单元。

这样，单片机芯片就可通过接口电路将测量结果显示，也可以通过D/A转换将数字量转换成4-20mA的模拟量输出，也可以通过RS485通讯与上位机进行通讯。

根据上述本实施例的电路结构，本发明液位传感器的检测过程如下：

1.分段式电容各段电容值Cx的测量。

电路通电，电路初始化后，选择通道0，正弦波发生电路2输出5V的恒值电压，延时1ms后，启动A/D，主芯片按上述R_x公式计算出第一段电容的漏电阻，切换模拟多路开关，依次对各段电容进行漏电阻的检测。将漏电阻的数值保存在数据寄存器中。

电容漏电阻测试完成后，进行电容相位差的测量，选择通道0，正弦波发生电路输出0V电压，并保持一段时间，进行电容的放电。(正弦波加到待测电容上进行测量之前，要给电容放电。如果对带电电容测量，那将导致很大的误差。)待电容放电完毕，就可以进行电容相位差的测量了，切换多路模拟开关，依次对各段电容进行检测。相位差值保存在数据寄存器中。

单片机芯片ATMega16根据各段漏电阻Rx的数值和相位差(对应Δt)可以准确计算出各段电容值Cx。

$C_x=\frac{R+R_x}{\mathrm{\ωR}{R}_x}\tan \left(\mathrm{\ω\Δt}\right)$

2.液位的测量。

以图5所示的具有10段管柱型结构的分段式电容4为例，根据不同液体介电常数的不同，可判断出各段的电容值关系为：C1＜C2≈C3≈C4≈C5≈C6＜C7＜C8≈C9≈C10。第一次发生电容突变的位置是液体a与空气界面所在处，第二次发生电容突变的位置是液体a与液体b之间的界面所在处。

这样两个界面分布在分段式电容4中的不同电容传感器中，每一段电容传感器可以独立测量该段的电容值，将传统电容式液位测量方法的原理应用于每一段的电容传感器中，这样就解决了传统电容式液位测量方法不适宜用于多层介质界面的测量的问题。

C1～C10的电容值通过测量各段漏电阻和相位差计算获得。下面需要进行计算以求出Lx，以获得液体b的液位高度H。

各段电容的表达公式为：

$C=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵ}}{\ln \frac{D}{d}}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

式中，ε₀为真空介电常数，ε为液体介质相对介电常数。圆筒传感器长为L，内径为d，外径为D。

设C7段充满液体a的电容值为C_t1，该段充满液体液体b的电容值为C_t2，则有

$C_{t1}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_1}{\ln \frac{D}{d}}L$

$C_{t2}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_2}{\ln \frac{D}{d}}L$

式中，ε₁、ε₂分别为液体a和液体b的介电常数。

对于分界面所在的段，可以看作是两个电容的并联，一个是充满液体b的高度为Lx的电容，一个是充满液体a的高度为L-Lx的电容。根据并联电容的计算公式，该段电容值Cx为：

$C_x=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_2}{\ln \frac{D}{d}}{L}_x+\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_1}{\ln \frac{D}{d}}(L-L_x)\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

由上式得到：

$C_x=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}_2-{\mathrm{\ϵ}}_1)}{\ln \frac{D}{d}}{L}_x+\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_1}{\ln \frac{D}{d}}L\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

即Cx有以下形式：C_x＝AL_x+B

在被测液体确定的情况下，其相对介电常数也固定，那么A和B就都是常数。可见，每一段电容量的大小和段内液体的高度呈线性关系。本发明分段电容式液位传感器将充分利用这一线性关系，能够大大减少传感器的计算量。

利用上述先行规律，式(2)可写成：

$C_x=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{2}L}{\ln \frac{D}{d}}\×\frac{L_x}{L}+\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{1}L}{\ln \frac{D}{d}}\×\frac{L-L_x}{L}$

$C_x=C_{t2}\×\frac{L_x}{L}+C_{t1}\×\frac{L-L_x}{L}$

进而推得，

$L_x=\frac{C_x-C_{t1}}{C_{t1}-C_{t2}}L\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

根据测得的电容C_t1(对应电容C2～C6)、C_t2(对应电容C8～C10)和C_x(对应电容C7)的值液体b分界面的高度H为：

H＝3L+Lx

其中，3L为位于该界面所在电容C7以下的所有电容段C8-C10的总长度(L₀)。

此外，还可以将上述式(4)推广应用到任意两种不相溶液体分界面高度检测中，此时的C_t2表示充满比重较大液体的电容段的电容值，C_t1代表充满比重较小液体的电容段的电容值。

采用同样的方法，可以计算出液体a的液位高度。

本发明还提供另外一种液位高度的测算方法，利用分段式电容在线测量容器中各液体的介电常数，通过实时测定的液体a和液体b的介电常数ε₁和ε₂，进而准确得出电容C7中Lx的长度。

将测量计算得到的C2～C6代入公式(1)，由于各段电容总长L、真空介电常数ε₀、分段式电容的管柱外径D和内径d均为常数，可以求出五个ε₁值，即充满液体a各段的介电常数，为提高准确性，取五个液体的ε₁平均值为液体a的介电常数。同样的方法利用C8、C9和C10求得液体b的介电常数平均值。将求得的液体a和液体b的介电常数平均值，以及测得的C_x代入公式(3)，可求得Lx。

则液位高度H＝3L+Lx。

分段式电容检测方法中的误差仅来源于液体界面所在的检测段(C7段)，通过在线检测不同液体的介电常数，然后对介电常数值进行优化再进行计算的方法，克服了液体的介电常数的变化而引起的误差，大大提高了测量精度。

本实施例中，所述分段式电容4采用包含10段电容401的管柱型分段结构，电容的两极402分别作为管柱的内壁和外壁，这样相当于从上至下形成了10个1/10量程的小液位传感器，来共同检测全量程的总液位，各段电容由独立引线从分段电容接口引出，微处理器1通过多路模拟开关片选各段电容。制作时可以将传统的全量程长度的管柱型电容传感元件，均分为从上至下相同长度的若干段，各段顺序排列固定在同一绝缘体上，成为相互独立的管柱型分段式电容，电容段的数量和长度可以根据检测的实际需要进行设计。

需要指出的是，除上述实施例中采用的管柱型分段结构外，本发明液位传感器中的分段式电容4也可以采用如图6所示的平板型分段结构，或者是如图7所示的扣式分段结构，或者是其他常见形式的分段式电容。本领域技术人员应当能够根据上述实施例记载的电容及液位计算方式，应用各种结构形式的分段式电容实现液位高度的检测。

Claims (10)

1.一种分段电容式液位传感器，包括微处理器，与微处理器相连接的正弦波发生电路，与微处理器和正弦波发生电路相连接的多路转换开关，与多路转换开关相连接的分段式电容，所述分段式电容由至少两段互相绝缘的电容排列组成，所述多路转换开关分别对应连接分段式电容中的各段电容，其特征是，所述微处理器和多路转换开关之间分别连接有漏电阻检测电路和相位差检测电路；所述微处理器控制多路转换开关将分段式电容中各段电容的输入端通过一充电电阻连接到正弦波发生电路，输出端分别连接到漏电阻检测电路和相位差检测电路。

2.如权利要求1所述的分段电容式液位传感器，其特征是，所述正弦波发生电路包括正弦函数采样编码电路，与正弦函数采样编码电路相连接的数模转换电路，以及与数模转换电路相连接的调理放大电路。

3.如权利要求1所述的分段电容式液位传感器，其特征是，所述多路转换开关是采用模拟多路复用器。

4.如权利要求1所述的分段电容式液位传感器，其特征是，还包括与所述微处理器相连接的串行通讯接口和人机接口电路。

5.如权利要求4所述的分段电容式液位传感器，其特征是，所述串行通讯接口是采用RS-485总线接口。

6.如权利要求4所述的分段电容式液位传感器，其特征是，所述人机接口电路包括与微处理器相连接的设定按键、状态指示灯和数据显示器。

7.如权利要求1所述的分段电容式液位传感器，其特征是，所述分段式电容是采用管柱型分段结构，或者平板型分段结构，或者扣式分段结构。

8.一种如权利要求1所述的分段电容式液位传感器的液位测量方法，其特征是，分别检测分段式电容中各段电容的漏电阻和其对输入波形造成的相位差来计算出各段电容的电容值，再根据计算出的各电容的电容值计算出液体中各界面的液位高度。

9.如权利要求8所述的分段电容式液位传感器的液位测量方法，其特征是，检测分段式电容中各段电容的漏电阻时，在各段电容的两端分别输入正弦波电压，并检测电容两端的实际输出电压，则该段电容的漏电阻Rx为：

$R_x=\frac{U_x}{U_i-U_x}R$

式中，Ui为输入的正弦波电压，Ux为电容两端的实际输出电压，R为电容的充电电阻。

10.如权利要求8或9所述的分段电容式液位传感器的液位测量方法，其特征是，计算出各段电容的电容值后，首先通过比较各段电容的电容值大小及电容值突变位置来确定不同液体以及液体与空气之间的界面所在的电容段，在所确定的该段电容中，通过在微处理器中设置以下公式来计算液体界面相对该段电容底部的高度Lx：

$L_x=\frac{C_x-C_{t1}}{C_{t1}-C_{t2}}L$

式中，Cx为实际算得的该段电容的电容值，C_t2为当该段电容充满比重较大液体时的电容值，C_t1为当该段电容充满空气或比重较小液体时的电容值，L为该段电容的总长度；

再通过以下公式计算该界面的液位高度H：

H＝L₀+Lx

式中，L₀为位于该界面所在电容段以下的所有电容段的总长度。

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