【正文】 理法中的機(jī)械回收方法是最好的，不但清除了溢油 ，消除了溢油的危害，還回收了溢油，即保護(hù)了環(huán)境又保護(hù)了資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1973— 20xx年，我國(guó)沿海共發(fā)生大小船舶溢油事故 2635起，其中溢油 50噸以上的重大船舶溢油事故共 69起，總溢油量 37， 077噸，平均每年發(fā)生兩起，平均每起污染事故溢油量 537噸 [1] 。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 本論文首先介紹了各種液位測(cè)量的方法，然后對(duì)課題中所提的測(cè)量要求進(jìn)行分析給出了液位測(cè)量的需水分析，通過對(duì)比各種測(cè)量的方法選定了基丁分段電容的測(cè)量方式。濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目錄 第一章 前言 .............................................................. 2 第二章 分段電容式液位測(cè)量原理及方法 .................................... 6 2． 1 傳統(tǒng)電容式液位測(cè)量的介紹 ....................................... 6 傳統(tǒng)電容式液位測(cè)量的原理 .................................. 6 電容式液位測(cè)量方法在油水界面檢測(cè)中遇到的問題 ............ 7 分段電容式液位測(cè)量的原理 ........................................ 8 分段電容式液位測(cè)量的原理 .................................. 8 幾種特殊情況的處理 ........................................ 9 微小電容測(cè)量原理 ................................................ 9 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .................................................... 11 課題需要實(shí)現(xiàn)的功能及要求 ....................................... 11 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能及要求 ..................................... 11 系統(tǒng)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ....................................... 11 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................... 12 傳感器結(jié)構(gòu) ................................................ 12 系統(tǒng)功能模塊劃分 .......................................... 13 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................... 15 硬件電路的總體設(shè)計(jì) ............................................. 15 硬件電路的可 靠設(shè)計(jì) ....................................... 15 硬件電路設(shè)計(jì)劃分 .......................................... 15 單片機(jī)的選用 ................................................... 15 主控電路設(shè)計(jì) ................................................... 16 ATmegal6 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) .................................. 16 人機(jī)接口電路設(shè)計(jì) ......................................... 18 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................... 19 軟件總體設(shè)計(jì) .................................................... 19 ATmegal6 單片機(jī)軟件總體設(shè)計(jì) .................................... 19 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ATmega8 單片機(jī)軟件總體設(shè)計(jì) ..................................... 20 第六章 結(jié)束語 .......................................................... 21 參考文獻(xiàn) ................................................................ 22 致 謝 ................................................................... 23 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘要 ： 溢油回收過程中進(jìn)行油水分離時(shí)，檢測(cè)油氣、油水界 面所在位置以及油層厚 度是至關(guān)葦要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不僅需要能夠同時(shí)檢測(cè)油氣、油水兩個(gè)界面，還需要保證檢測(cè)結(jié)果是實(shí)時(shí)連續(xù)的，要求具有較快的檢測(cè)速度。通過闡述分段電容式液位測(cè)量的原理分析、實(shí)現(xiàn)、以及解決的 問題，從硬件和軟件兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了液位測(cè)量所需傳感器的設(shè)計(jì)和制作過程，最后是對(duì)傳感器的實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，從而驗(yàn)證分段電容式測(cè)量液位的方法在本課題應(yīng)用中的選擇是正確的。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。石油本身具有毒性，進(jìn)入海洋后不僅會(huì)對(duì)海洋環(huán)境、野生動(dòng)物和養(yǎng)殖資源等造成不同程度的危害，而且這種危害的周期往往是很長(zhǎng)的。溢油回收裝置是一種機(jī)械回收裝置，是溢油發(fā)生后處理溢油的一種有效裝置， 能極大的減小溢油的危害并回收溢油，降低損失。通過 對(duì)國(guó)內(nèi)外液位測(cè)量方法的比較分析可以看出，大多數(shù)方法雖然可以測(cè)量油氣和油水兩個(gè)界面，但是對(duì)環(huán)境以及被測(cè)介質(zhì)的要求比較高，而且需要在 油水界面比較清晰地情況下才能獲得比較準(zhǔn)確的液位數(shù)據(jù)。 由公式 (21)可知，在保持 D、 d和 L不變的情況下，電容的大小和介質(zhì)的介電常數(shù)ε呈線性關(guān)系。 將油的介電常數(shù) ?油 和空氣的介電常數(shù) ?空 氣 代入 (22)式 ,根據(jù)此時(shí)測(cè)量得到濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 的電容值就可以計(jì)算出油的高度 H。 油水界面檢測(cè)中的另一介質(zhì)海水的介電常數(shù)也是變化的，由于海水中含有各種礦物質(zhì)和鹽分，不同區(qū)域的海水中含有的礦物質(zhì)和鹽分是不同的，即便是同一區(qū)域這些物質(zhì)的含量也會(huì)有輕微的變化，這 樣勢(shì)必會(huì)影響傳感器的測(cè)量 精度。因此，必須要對(duì)傳統(tǒng)電容式液位測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn)，使之適應(yīng)雙界面位置的測(cè)量。因此，要將電容式液位測(cè)量方法應(yīng)用到油水界面檢測(cè) 中 ，需要對(duì)傳統(tǒng)電容式液位測(cè)量方法進(jìn)行改進(jìn) [5] 。 因?yàn)槊恳欢?電容傳感器的內(nèi)電極直徑 d、外電極直徑 D、傳感器高度 L都是固 定的．而且在常溫環(huán)境下．空氣的介電常數(shù)為 l，水的 介電常數(shù)為 80左右，純凈原油的介電常數(shù)為 ．水和油兩者介電常數(shù)相差將近 40倍．比較易于區(qū)分，報(bào)據(jù)公式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0C C C C C C C C C C? ? ? ? ? ? ? ? ?,由此可以判斷油氣界面位于 3C 段，油水界面位于 7C 段 。 這樣就解決了因?yàn)榻橘|(zhì)的介電常數(shù)隨外界各種條件變化而變化對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)自 標(biāo)定自校正，從而提高了測(cè)量精度。在測(cè)量過程中，遇到該段充滿空氣、油或者水時(shí)實(shí)時(shí)的更新單片機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)值。 分段電容式液位 測(cè)量系統(tǒng)中的雜散電容主要來自三個(gè)方面： (1)連接電容內(nèi)外極板與測(cè)量電路電線的寄生電容，其值大約為 100pF／ m。 (2)測(cè)量靈敏度高、低噪聲、低漂移。為了精確控制抽油裝置，需要液位測(cè)量裝置具有較高的測(cè)量精度。海水中含有各種具有腐蝕性的礦物質(zhì)，兇此傳感器需要具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力 [9] 。 上部包括電源模塊， ATmega16單 片機(jī)、人機(jī)交互模塊和通訊模塊。 下部包括 十 段獨(dú)立的電容傳感器和電容傳感器外電極。 這利獨(dú)立的電容測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)雖然增加了整體復(fù)雜度和開發(fā)成本，但是這 樣設(shè)計(jì)可以極大的縮小連接電容測(cè)量模塊和電容極板的導(dǎo)線距離，從而極大的減小了導(dǎo)線電容對(duì)丁測(cè)量的影響，提高了液位測(cè)量的精度 [10] 。 系統(tǒng)功能模塊劃分 系統(tǒng)按照功能可以劃分為以下模塊： (1)電源模塊：將 +24V輸入電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)正常工作使用的 +5V電源，采用 雙電源工作。 (3)電容測(cè)量模塊：包括方波產(chǎn)生電路、電容電壓轉(zhuǎn)換電路、放大濾波電路、A／ D轉(zhuǎn)換電路和 ATmega8單片機(jī)電路， A／ D轉(zhuǎn)換電路使用 ATmega8自帶的 A／ D轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)。 四個(gè)按鍵實(shí)璣用戶輸入。 系統(tǒng)工作框圖： 圖 系統(tǒng)工作框圖 方波電路 電容電壓轉(zhuǎn)換 放大濾波 Atmega8 方波電路 電容電壓 轉(zhuǎn)換 放大濾波 Atmega8 電源模塊 LED 指示、 LCD顯示、按鍵 RS485 外部