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油水界面在线检测系统的设计

作　者: 孙宗佳
导　师: 齐世清
学　校: 东北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 油水界面分段式电容传感器微小电容测量 RS-485
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 64次
引　用: 1次
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内容摘要

石油是当今世界应用最广泛的能源之一,然而石油从开采出来到分离、提炼,再到工业、生活的生产、消费却是一个极其复杂的过程。而油水分离技术一直以来又是油田原油生产过程中一个至关重要而复杂的环节,这就涉及对油罐中油和水分界面检测的问题。由于油水分离罐中原油与水的界面的复杂性,采用传统的电容传感器进行测量,要想达到较理想的检测精度比较困难。本文正是针对这一难题,将传感器采用新型分段式电容传感器,设计出一套油水界面在线检测与控制系统。在本文中首先介绍了油水界面在线检测系统的硬件设计,包括模拟电路和数字电路两部分。在模拟电路部分涉及了微小电容检测,相敏解调,减法器以及激励信号等电路的设计；数字电路部分则包含了单片机的简单介绍、采样限幅电路设计、串行通讯设计其次,使用Visual Basic软件实现操作人员的人机交互界面的设计,采用RS-485半双工通信方式,完成采集到对传感器数据的处理、存储和显示等的操作。最后,对实验数据进行分析,拟定找出油水界面高度-电压特性曲线,以提高油水界面的检测精度。本文的特色在于采用了分段电容传感器和简单实用的电容检测电路,改进了油水界面判断的算法,并将计算机监控技术应用到了油水界面检测的过程中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 引言  11-12
  1.2 油罐液位测量仪表的发展趋势  12-14
  1.3 本文的主要工作  14-15
第2章系统总体设计  15-19
  2.1 油田原油的生产过程  15-16
  2.2 系统工作模型  16-17
  2.3 系统总体方框图  17-19
第3章分段电容传感器的设计  19-23
  3.1 传统电容物位检测方法  19-21
    3.1.1 传统电容物位检测方法原理  19-20
    3.1.2 传统电容式物位测量方法的误差来源和校正方法  20-21
  3.2 分段电容传感器的提出及其工作原理  21-23
第4章微小电容检测电路的设计  23-41
  4.1 几种微小电容测量电路的比较  23-25
    4.1.1 谐振法  23
    4.1.2 振荡法  23
    4.1.3 电桥法  23-24
    4.1.4 直流充放电法  24-25
  4.2 C/V转换电路  25-27
    4.2.1 C/V转换电路的性能要求  25-26
    4.2.2 交流C/V转换电路  26-27
  4.3 正弦信号发生电路  27-29
  4.4 放大器的选用  29-30
  4.5 相敏解调电路  30-31
  4.6 低通滤波器  31-33
  4.7 减法器  33
  4.8 增益可编程放大器  33-36
    4.8.1 PGA202/203的性能特点  34
    4.8.2 内部结构及增益选择  34-35
    4.8.3 PGA放大电路  35
    4.8.4 缓冲器  35-36
  4.9 限幅电路  36-41
    4.9.1 下限幅器  36-37
    4.9.2 上限幅器  37-38
    4.9.3 双向限幅器  38-41
第5章数据采集电路与串行通信电路设计  41-51
  5.1 单片机的选用  41-42
  5.2 数据采集  42-43
    5.2.1 模拟多路开关和PGA  42-43
    5.2.2 ADC  43
  5.3 DAC  43-44
  5.4 FLASH存储器  44-45
    5.4.1 FLASH存储器编程  44
    5.4.2 非易失性数据存储  44-45
  5.5 V/I转换  45-46
  5.6 串行通信简介  46
  5.7 RS-485总线技术  46-51
    5.7.1 RS232/RS485通讯接口转换器  47-48
    5.7.2 MAX1480B功能介绍及其典型应用  48-51
第6章软件设计  51-61
  6.1 单片机检测程序  51-55
    6.1.1 单片机主程序  51-52
    6.1.2 数字滤波  52-55
  6.2 串口通信程序设计  55-57
    6.2.1 串口通信方案的选择  55
    6.2.2 串口通信程序流程  55-57
  6.3 上位机显示设计  57-61
    6.3.1 上位机显示软件设计总体方案  57-59
    6.3.2 显示界面编程  59-61
第7章实验过程与数据处理分析  61-71
  7.1 油水界面测量的实验  61-66
    7.1.1 实验准备  61-62
    7.1.2 实验中电压处理  62-63
    7.1.3 曲线拟合  63-65
    7.1.4 实验过程与结果  65-66
  7.2 误差分析  66-71
    7.2.1 误差概念简述  66-68
    7.2.2 检测系统的误差来源  68-71
第8章结论与展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77

油水界面在线检测系统的设计

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