CDC为诊断系统提供简单而稳定的电平检测

图5. 归一化电容测量

除了温度、湿度和其他环境变化外，归一化还可移除电容测量的系统性因素。 电极尺寸、探针与板之间的距离以及空气和试管的电介质效应均不影响测量。 此时，数据表示向混合电介质中加入液体的效应，使接近控制变得更方便、更连贯。

然而，无法在所有情况下使用归一化数据。 例如，运动控制系统可能不够精确，无法精准定位；又或者电机控制器的通信链路相对CDC输出速率而言较慢。 就算归一化数据不可用，本文描述的方法依然可行。

使用斜率和断续

如图所示，随着探针靠近液体表面，测得的电容加速增加，但无法方便地使用此信息控制探针靠近表面时的速度。 当充盈水平较低时，原始电容值将高于容器充盈水平较高时的电容值。 使用归一化数据，则情况相反。 这为寻找阈值增加了难度——此阈值可在适当时机触发，改变探针速度。

斜率（或电容的变化率）与位置变化之间的关系可用于存在绝对电容的情况。 以恒定速度移动探针时，斜率能通过下一个电容读数减去上一个而近似。如图6所示，斜率数据的表现形式与原始电容数据一致。

图6. 使用归一化电容的斜率数据

原始或归一化电容读数的斜率在可变充盈水平下比读数本身要远为一致，且无论何种充盈水平下，找到斜率的阈值相对而言更为简单。 斜率数据比电容数据略为噪杂，因此对其求均值将很有用。 当计算得到的斜率值上升至噪声以上时，探针十分接近液体表面。 利用这种方法可以创建非常稳定的接近曲线。

目前为止涉及的数据都表明随着探针接近液体表面，系统的表现如何；但这种方法的一个重要特性将在探针接触液体时变得更明显。 在该点处产生了大量的断续，如图7所示。这并非像接触后数据点所显示的那样为电容曲线正常加速的一部分。 该点处的电容读数是接触前读数的两倍多。 这种关系可能会随着系统配置而改变，但它是稳定而一致的。 断续的尺寸大小使寻找电容阈值变得相对容易，通过该阈值便能可靠地指示突破液体表面的程度。 本应用的目标之一便是将探针插入液体已知的短距离，因此这种特性很重要。

图7. 液体表面的断续

若要使吞吐速率最大，探针应以可能的最高速度移动，同时尽量减少探针被推进的太远而造成损坏的危险。 有时候可能不提供高精度电机控制系统，因此该解决方案必须要能在无法得知探针精确位置的情况下工作。 目前为止，我们讨论的测量方法可以让您信心十足地完成这项工作。