基于MLC500LC测量仪的降雨量测量系统

谷纪生　程琳　李红玉

摘 要：为了解决测量降雨量的问题，设计了一种以电容表为测量核心，以PC为上位机的智能降雨量测量系统。采用微小电容测量代替用量杯和量筒来测量，并将采集的数据通过串口通信直接传给上位机，上位机将采集的数据进行分析并进行适当的处理，将处理后的数据在上位机以图像的方式呈现在PC上，这样就实现了对降雨量智能采集。实验结果表明，该系统具有精度高、抗干扰能力强和实时性好等优点。

关键词：电容测量；降雨；LABVIEW；上位机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.204

降雨量是指在一定时间内降落到地面的水层深度，单位用毫米表示。传统的测量方式是通过量杯和量筒来人工的测量，这样的测量方式不能够实时直观的检测到降雨量的多少。本系统采用测量电容大小的方法代替原来的用量筒和量杯的测量方法，该方法具有实时性好、方便并可以通过电脑直观的观察到降雨量的多少。

1 测量系统的组成

测量系统由电容传感器、数据采集器和上位机3部分组成。传感器输出的微小电容被MLC500LC测量仪测量并将测量结果转化为数字信号通过串口通信传给PC机，PC机在LABVIEW软件平台完成对数据的处理显示以及存储。

2 电容传感器

电容传感器是用来采集雨量的装置，其工作原理是根据水在2个铁板间可以形成微弱的电容，并且电容的大小随着水量的变化而变化。在圆筒状玻璃瓶的外侧均匀的安装有2个宽的检测极板，2个窄的径向屏蔽电极以及上下各一个屏蔽环。其中2个宽的极板是用来采集电容值，2个窄的径向电极接地是用来改善传感器敏感场的分布、改善传感器的性能。屏蔽环可以起到限制压缩敏感场的作用。

3 数据采集

本系统中需要检测的电容属于微小电容，选择MLC500LC电容/电感测量仪来检测微小电容。MLC500LC测量仪是全自动量程元件测量仪，测量高度达500kHz，适用于小容量电容和电感测量，它提供了非常稳定和高分辨率测量。测量仪可以测量0.00pF至100mF电容。

4 上位机

本系统上位机软件采是以labview为平台开发。labview上位机由串口通信、数据存储以及数据处理与显示3个部分组成。

4.1 串口通信

串口通信中主要用到VISA配置串口、VISA读取以及VISA关闭三个函数。对VISA配置串口进行如下配置：波特率设置为115200、数据位设置为8奇偶校验位设置为0、停止位设置为1。

4.2 数据存储

数据存储主要用到写入电子表格函数与初始化数组函数，写入电子表格函数需要配置存入数据的数据格式、文件路径与是否添加至新文件。

4.3 数据处理及显示

本系统把采集的数据进行如下处理：测量充满水的电容值Cmax，测量空管的电容值Cmin，测量加入不同高度水的电容值C，测量筒的高度为L（mm），加入一定高度的水的高度L1，那么（C-Cmin）/（Cmax-Cmin）=L1/L，其中L=145mm，L1在labview中用一个温度计显示，这样可以清晰的观察到管内的水的高度。

5 测量结果及分析

其中，Cmax代表充满水的电容值，Cmin代表没有水的电容值，C代表充满部分水的电容值，L1代表由电容测量后得到的高度，L2代表用刻度尺测量所得的高度用来与L1进行对比。

6 结论

本文介绍了以MLC500LC测量仪为核心将传统用量杯和量筒测量降雨量的方法转变为测量微小电容的方法来间接测量降雨量，系统测量结果表明，该系统的精度高、实时性好，可以满足实际的生产需要。

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