智能化多界面动态液位传感器技术研究

论文摘要

收油器是海洋溢油回收的重要设备,而在收油器的控制系统中,油、水和空气的分界面检测技术又是十分关键的一环,这里不仅要求能够同时检测两个分界面的高度,而且要求检测结果是连续的。本课题正是研究关于这一传感器的技术,利用单片机构成智能化的多界面动态液位传感器。本文首先介绍了海洋溢油的现状和当前的治理方法,以及国内外液位传感器技术的发展状况,然后阐述了本课题的主要研究内容。论文的主体部分从四个方面介绍了本课题的研究过程:首先通过对传感器性能指标的研究,给出了该传感器的需求分析;然后介绍了传感器检测原理的设计过程,本课题采用的是分段电容式液位检测的方法;接下来从硬件和软件两个角度,分模块详细介绍了传感器的设计和制作过程;最后是对传感器的试验分析和总结。本课题研究的核心内容有三个:一是对分段电容式液位检测原理的分析和改进,设计该检测原理实现的方法;二是分段电容的检测问题,实现了小电容量的相位检测法;三是智能传感器的总体设计,利用上述两项技术来设计和试验这样一个智能液位传感器。本课题的试验研究主要依靠的是单片机技术,包括其外围电路的设计和C语言程序的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.1.1 溢油的现状
• 1.1.2 溢油的处理方法
• 1.1.3 课题的来源
• 1.2 课题研究内容的发展现状
• 1.2.1 传统的液位传感器类型
• 1.2.2 智能化传感器的发展现状
• 1.3 本人所做工作及论文的内容
• 第2章 传感器性能指标
• 2.1 传感器理论基础
• 2.1.1 传感器的概念
• 2.1.2 智能传感器的组成
• 2.1.3 传感器的基本特性
• 2.2 对传感器的性能要求
• 2.2.1 收油器溢油回收工作原理
• 2.2.2 对传感器的性能要求
• 第3章 液位检测的原理设计
• 3.1 分段电容
• 3.1.1 课题选择分段电容法的依据
• 3.1.2 分段电容检测液体分界面高度的原理
• 3.1.3 分段电容的形状设计与电容值的估算
• 3.2 小电容量的检测
• 3.2.1 目前小电容量的检测方法
• 3.2.2 电容量相位检测法的理论
• 3.2.3 电容量相位检测法的测量过程
• 3.2.4 电容量相位检测法的仿真检验
• 3.3 本章小结
• 第4章 传感器的具体设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 系统的模块划分
• 4.1.2 微控制器的选择
• 4.2 稳压电源的设计
• 4.3 液位检测模块的设计
• 4.3.1 正弦波发生模块设计
• 4.3.2 多路模拟开关
• 4.3.3 漏电阻测量模块
• 4.3.4 相位差检测模块
• 4.3.5 电容值的计算和误差的消除
• 4.3.6 液位计算的逻辑
• 4.4 温度检测模块
• 4.5 人机接口模块设计
• 4.5.1 人机接口模块的电路设计
• 4.5.2 人机接口模块的软件设计
• 4.6 传感器软件总体设计
• 4.6.1 传感器智能化设计
• 4.6.2 系统信息的存储
• 4.6.3 传感器软件架构
• 第5章 试验与分析
• 5.1 概述
• 5.2 传感器检测电容的试验与分析
• 5.2.1 实验结果
• 5.2.2 误差分析
• 5.3 改进的方法
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历