【正文】 信息增強和提取， 捕捉到了油氣藏在地表的微滲漏所造成的烴異常，進而達到直接探測的目的。該項目在新疆塔里木盆地的多次生產試驗中得到了證實。這些技術的成功應用為加快我國西部的開發(fā)發(fā)揮了積極的作用。 [1] 此外，近年來發(fā)展起來的干涉測量雷達技術已經在三峽大壩等大型工程的環(huán)境監(jiān)測和油氣區(qū)地面沉降等應用領域顯示出巨大的應用潛力。 目前，城市高層建筑越來越多，也越來越高，為了解決高層建筑供水水壓不足的問題，通常采用兩種方式，一種是管道加壓，這種方式價格較貴。別一種價格便宜的是在高層建筑的頂部建造蓄水箱，利用加壓水泵向水箱壓水。過去蓄水 箱通常采用三線式水位控制器。這種控制器一般用晶體管或集成電路作為控制元件，其作用是將高層水箱內的水拉控制在上，下水位電極之間，當達到高水位時加壓水泵停止抽水，而水位降至低水位時加壓水泵開始抽水。同時由于電極在水中長期通電，容易引起電極腐蝕，一旦電極接觸不好，水拉超過上限后水泵仍不停機。便會造成水位失控，從而發(fā)生溢水事故，所以沒有水位顯示和超限保護是這種控制器的最大弊病。如果增加上述功能，采用原有技術而不增加控制導線是無法完成的，但增加多根長距離導線又必定會大大增加成本，連接也不方便。 [2] 在工農業(yè)生產以及 日常生活應用中， 也 常常會需要對容器中的液位進行自動控制。比如自動控制水箱、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動補水控制、自動電熱水器、電開水機的自動進水控制等。雖然各種水位控制的技術要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以歸納為一般的反饋控制方式，如下圖東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 緒論 2 所示，它們的主要區(qū)別在于檢測液位的方式、反饋形式，以及控制器上的區(qū)別。 (1).機電控制式水位控制 (2).全機械結構的水位控制方式 (3).最簡單的自動水位控制裝置 但是 ,在一般的情況下 , 往往需要測量的水箱、水池或水塔和控制室都有比較 長的距離 , 常常需要架設上百到近千米的輸電和控制線路 , 十分麻煩而且費用很高，給測量和控制帶來了極大的不方便。這時我們就需要有一種可以遠距離對液位進行控制的方法。將對象參量的近距離測量值傳輸至遠距離的測量站來實現遠距離測量的技術。遙測是利用傳感技術、通信技術和數據處理技術的一門綜合性技術。遙測主要用于集中檢測分散的或難以接近的被測對象，如被測對象距離遙遠，所處環(huán)境惡劣，或處于高速運動狀態(tài)。遙測在國民經濟、科學研究和軍事技術等方面得到廣泛應用。利用遙測可以實現集中監(jiān)測，提高自動化水平，提高勞動生產率 。 [3,4] 東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統設計方案和設計框圖 3 1. 系統設計方案和 設計框圖 設計 思路 根據設計要求 ,要實現水位數據采集 ,并對水位采取控制 ,一般有以下兩種方案。 方案一：利用 A/D轉換技術，將壓力傳感器的電壓量轉換成 二進制 數字量，然后利用無線發(fā)射到單片機上，進行數據處理。 方案二：利用 V/F 轉換技術，將壓力傳感器的電壓量轉換成頻率的形式發(fā)射出去，然后單片機接收到數據信號，利用頻率計數，將頻率算出，再 通過單片機處理 間接得到水位值。 相對而言，方案二在設備上比較少，既可以提高測量的精度，又可以簡化電路，所以采用方案二比較好 。 總框架 本設計由 三部分組成：水位 數據采集 模塊、水位數據 顯示模塊、 單片機 控制 處理模塊 、 水泵控制模塊 （如 圖 11所示 ） 。 2 測量水位 發(fā)送模塊 51 單 片 機 數據 采集 水泵控制 模 塊 水位 顯示 設置 初始值 圖 11總設計框架圖 東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統硬件設計 4 2. 系統硬件設計 系統一般由上位機（ PC 或 IPC）和下位機（單片機）組成。上位機包括單片機及接收模塊，主要完成上傳采集數據的實時處理和顯示，并進行判斷，若超過設定值，則采取相應的動作。下位機包括壓力傳感器、 V/F 轉換 電路 、單片機及發(fā)射模塊，主要完成數據采集和數據傳輸控制。上位機和下位機之間的信息交換以射頻無線通信的方式實現。下位機給出的測量信息通過發(fā)射模塊無線的方式發(fā)射出 去，由上位機接收模塊接收這一無線信號，在傳送給 PC 機做進一步的數據處理。 總的來說可以可以按水位數據采集 模塊、水位數據 顯示模塊、 單片機控制處理 模塊、 水泵控制 模塊，進行逐一設計。 水位數據采集模塊 水位數據采集模塊設計 對于水位測量模塊，一般由 壓力傳感器 數據采集、 V/F 轉換 數據處理、 編碼 數據并 發(fā)射 等三小模塊 組成。對于水位數據采集，我們可以利用水的特性進行數據采集，可以利用水中存在的壓力，我們知道壓力與水位深度存在一定的關系，已知壓力就可以算出水位深度。所以我們可以利用某一器件，即壓力傳感器進 行對水位壓力的測量，并對采集的數值進行轉換， 將電壓轉換成頻率，最后 以 無線 的形式發(fā)送出去（如圖21所示）。 其中 水壓與水深的關系： P=ρ gh（ρ =水的密度 1000kg/m3， g=重力加速度 h=深度 ） 1m水 壓 =9800 帕 ， 5m 水壓 =49000 帕 ， 他們 之間成線性關系。 在圖 1(a)中，壓力傳感器采用 MPX2050 型帶溫度補償和校正功能的壓力傳感器，它的壓力測量范圍為 050Kpa，滿量程輸出電壓為 40mV，壓力傳感器輸出的電壓值，水位測量變送電路 水位測量傳感器 編碼并發(fā)射 圖 21數據采集原理圖 東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統硬件設計 5 通過水位測量變送電路，轉換成 0500Hz 的頻率信號加到 ED5026 編碼器的 D0端，通過編碼后由 MS303S 射頻發(fā)射器發(fā)射水位的測量信號。 ED5026 是 18 腳 CMOS 大規(guī)模數字編碼專用集成電路，有 812 位編碼地址，工作電壓 26V，靜態(tài)電流為 1mA， MS303S是射頻發(fā)射器，外形結構為 35mm x 12mm x 8mm 的單列電路，有 5 個引腳，工作電壓912V，輸出功率為 20mW。發(fā)射距離為 200 米 左右，如果增加天線，可以增加發(fā)射的距離 (如 圖 22 所示 )。 [6,7] 圖 22數據采集電路圖 LM331 頻率電壓轉換器 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國 NS 公司生產的性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉換器用。 LM331 采用了新的溫度補償能隙基準電路，在整個工作溫度范圍內和低到 電源電壓下都有極高的精度。同時它動態(tài)范圍寬，可達 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時尚有較好的線性；變換精度高，數字分辨率可達 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構成 V/F 或 F/V 等變換電路，并 且容易保證轉換精度。 12345678*lm331GNGVCCMPX2050*10VGND85234671A185234671A2OP0785234671A3OP07+151515151515R1R2R3R447100KR722K100KGNDGNDC1GND20KRSGNDC31μFC3GND100K1010A0A1A2A3A4A5A6A7VSS A8A9A10A11TEOSC1OSC2數據輸出VDDVD5026*Component_1GND+151IN2OUTVCC4GNGMS303S*MS303SVCCGNDR6C2GND10GNDVCCVCCGND東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統硬件設計 6 圖 23 LM331內部電路圖 圖 23 是由 LM331 組成的電壓頻率變換電路， LM331 內部由輸入比較器、定時比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅動、復零晶體管、能隙基準電路和電流開關等部分組成。輸出驅動管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。 當輸入端 Vi＋輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅動管導通 ，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時電源 Vcc 也通過電阻R2 對電容 C2 充電。當電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時，定時比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復位，輸出低電平，輸出驅動管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時，復零晶體管導通，電容 C2 通過復零晶體管迅速放電；電子開關使電容 C3 對電阻 R3 放電。當電容 C3 放電電壓等于輸入電壓 Vi 時，輸入比較器再次輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，如此反復循環(huán)，構成自激振蕩。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實現了電壓－頻率變換。其輸入 電壓和輸出頻率的關系為： fo=(Vin R4)/( R3 R2 C2) 由式知電阻 R R R和 C2 直接影響轉換結果 f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據轉換精度適當選擇。電阻 R1 和電容 C1 組成低通濾波器，可減少輸入電壓中的干擾脈沖，有利于提高轉換精度。 壓力 傳感器 的概述 傳感器 是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度） 或化學組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統硬件設計 7 或器官。 傳感器的分類 : 可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它 們的轉換原理 (傳感器工作的基本物理或化學效應 )；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。 化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。 常見傳感器的應用領域和工作原理列于下表。 (1).按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅? 能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 熱敏傳感器 (2).按照其原理，傳感器可分類為： 振動傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感 器等。 (3).以其輸出信號為標準可將傳感器分為： 模擬傳感器 —— 將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。 數字傳感器 —— 將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號 (包括直接和間接轉換 )。 膺數字傳感器 —— 將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換 )。 開關傳感器 —— 當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。 東華理工大學長江學院畢業(yè) 設計（ 論文 ） 系統硬件設計 8 在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應的、具有特征性的反應。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的 材料，被用來制作傳感器的敏感元件。從所應用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： (1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質分 導體 絕緣體 半導體 磁性材料 (3)按材料的晶體結構分 單晶 多晶 非晶材料 壓力傳感器 : 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一 些常用傳感器原理及其應用 1 ） .應變片壓力傳感器原理與應用 力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳