【正文】 老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 (3)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)現(xiàn)軟硬件最佳設(shè)計(jì)，具有較高的性能價(jià)格比。我們利用在編碼器一個(gè)周期內(nèi)對(duì)A相和B相的上升沿和下降沿均進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)編碼器計(jì)數(shù)四次，從而達(dá)到四細(xì)分計(jì)數(shù)的目的。所謂細(xì)分，就是在一個(gè)周期的信號(hào)內(nèi)插進(jìn)許多個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，從重復(fù)頻率的角度來(lái)說(shuō)，細(xì)分也稱作四倍頻。碼盤固定在電機(jī)軸上，并跟隨電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器每轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)Z相脈沖，它可以作為編碼器計(jì)數(shù)的回零信號(hào)。當(dāng)發(fā)光元件將一束光投射到碼盤上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤，光通過(guò)碼盤的透光和不透光區(qū)，在碼盤的另一側(cè)就形成了光脈沖，脈沖光照射到光接收元件上就產(chǎn)生與光脈沖相對(duì)應(yīng)的電脈沖。用它可實(shí)現(xiàn)角度位移、直線位移、速度、加速度及其它物理量的精確測(cè)量，輸出信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制。；在本系統(tǒng)中，位移變送器采用光電編碼器作為位置檢測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)電容傳感器在油罐中的具體高度位置。本傳感器主要應(yīng)用在原油中。由于絕緣漆使得電極的內(nèi)壁比較光滑，: （1）絕緣性比較好，無(wú)漏電。本文對(duì)電容的邊緣效應(yīng)、掛料問(wèn)題和泄漏電容的問(wèn)題提出了以下的解決方法。本設(shè)計(jì)采用的V/F電路只需一根5V電源線，一根地線和一個(gè)信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)測(cè)量和傳輸，很容易滿足防爆的要求。在最外邊用不銹鋼做屏蔽層，避免電磁干擾，同時(shí)在整個(gè)傳感器外邊安裝具有一定重量的鋼塊，主要目的是為了使傳感器保持一定的重量，以使其在原油中能夠依靠自身的重量落下。另外這種方法只要一個(gè)5V電壓，一根地線和一個(gè)信號(hào)線就可以完成信號(hào)測(cè)量和傳輸，容易滿足防爆的要求。電容上的電壓Vc往復(fù)振蕩，Vc與輸出電壓Vo的波形如圖所示。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路的靈敏度獨(dú)立于激勵(lì)頻率，只與激勵(lì)電壓和反饋電容有關(guān)。圖6 開關(guān)電容轉(zhuǎn)換原理 圖7 轉(zhuǎn)換電路中各點(diǎn)波形然后以LM331為核心的電路實(shí)現(xiàn)v壓變換電路[28]，將電壓轉(zhuǎn)換成頻率進(jìn)行遠(yuǎn)端傳輸。特別是，銅的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性除略遜于銀以外，是所有金屬中最好的。電容極板的內(nèi)表面必須保持清潔，應(yīng)防塵、防濕、防凝露以及防腐蝕。電容式傳感器的電容量很小，一般為幾十到幾百皮法，小的甚至只有幾個(gè)皮法，因此，這種傳感器具有高的輸出阻抗和小的輸出功率。的變化，則可以反映液面的高度、材料的濕度等的變化。這部分是本論文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，將在下一章做詳細(xì)的介紹。(5)繪制液面高度與原油含水率關(guān)系的相對(duì)介電常數(shù)分布曲線，從而將上界面(氣/油界面)和下界面(油/水界面)結(jié)果顯示出來(lái)。 系統(tǒng)工作過(guò)程；系統(tǒng)的工作過(guò)程示意圖如下圖所示：圖4 系統(tǒng)工作過(guò)程示意圖 由圖3，圖4可見，當(dāng)對(duì)某個(gè)儲(chǔ)油罐進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由主控計(jì)算機(jī)首先根據(jù)標(biāo)定接觸器的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使測(cè)量從基準(zhǔn)位為開始，發(fā)出正轉(zhuǎn)指令，通過(guò)采集板卡輸出相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)電容變送器在原油罐中垂直向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)測(cè)量介電常數(shù)的變化，并配以位移變送器。K——常數(shù)，由電容器的結(jié)構(gòu)、尺寸確定。 原油是由多種碳?xì)浠衔锘旌投?，屬于非極性物質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)為2一3。其特點(diǎn)是測(cè)量手段不是采用浮子之類的固態(tài)物，而是采用聲、光、射線的能量，液位計(jì)不和被測(cè)介質(zhì)接觸，但目前這些工作多數(shù)仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，即便有適用的產(chǎn)品問(wèn)世，也多用來(lái)測(cè)量油罐的上液位。油罐內(nèi)油的存在是分層的，其密度不是一常數(shù)，很難準(zhǔn)確測(cè)量油的平均密度:測(cè)量時(shí)也將產(chǎn)生較大的誤差。這一時(shí)期的典型產(chǎn)品是美國(guó)vAREc公司生產(chǎn)的2500型鋼帶浮子液位計(jì)，6500伺服式液位計(jì)，荷蘭NRAF公司的811型伺服動(dòng)力液位計(jì)等。同時(shí)也必須準(zhǔn)確地測(cè)量出原油的下界面(油/水)，以便放出不含油的水。；石油素有“工業(yè)的血液”之稱，是當(dāng)今世界最重要的能源，又是近代有機(jī)化工的重要原料，石油工業(yè)的發(fā)展極大的影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 本文詳細(xì)地分析了國(guó)內(nèi)外原油界面檢測(cè)技術(shù)，其應(yīng)用多在測(cè)量成品油的上液位，目前多界面測(cè)量的方法多存在傳感器容易被敷住，成本高的缺點(diǎn)。針對(duì)我國(guó)多數(shù)油田高臘、高粘、高凝“三高”的特點(diǎn)，必須找到一種方法解決了述的問(wèn)題，完成油層各層各個(gè)界面的測(cè)量。三．閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 （1）《感測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)》.孫傳友~（2）《模擬電子技術(shù)基本教程》.華成英。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書 I畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 III長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) X長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 XI【摘要】 XII【ABSTRACT】 XIII第一章 前言 1第二章 選題背景 2第三章 方案論述（各部分簡(jiǎn)介） 3第三章 整體方案論證（各部分簡(jiǎn)介 油田現(xiàn)場(chǎng)工作情況 移動(dòng)式電容法的確定 檢測(cè)原理 第四章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)工作過(guò)程 系統(tǒng)構(gòu)成 位移變送器 電容變送器 第五章 電容變送器的設(shè)計(jì) 電容法理論基礎(chǔ) 電容變送器的設(shè)計(jì) 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 空氣、柴油和水中實(shí)驗(yàn)和分析 測(cè)量界面的試驗(yàn)和分析 第七章 結(jié)論 致謝 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院（系） 電信 專業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) 10802 學(xué)生姓名 胡九零 指導(dǎo)教師/職稱 朱清祥／副教授 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：油罐多液位測(cè)量系統(tǒng)的研究2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間：2012年2月27日～2012年6月10日3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）①《油罐計(jì)量技術(shù)的革命—超高精度磁致伸縮液位儀》．趙輝，中國(guó)儀器儀表，2001增刊:②《非電量檢測(cè)技術(shù)》．何遠(yuǎn)慮，電子科技大學(xué)出版社，③《20余種液位測(cè)量方法分析》．任開春、涂亞慶，工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2003 (1)④《原油儲(chǔ)罐動(dòng)態(tài)油量在線、實(shí)時(shí)計(jì)量技術(shù)的研究》. 陳祥光、薛錦誠(chéng)，儀表技術(shù)與傳感器，2003 （3）⑤《原油儲(chǔ)罐液位測(cè)量系統(tǒng)及位移變送器的設(shè)計(jì)》．王楠，「，20024．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容原油脫水過(guò)程是油田聯(lián)合站生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一，其主要功能是將高含水率原油進(jìn)行油水分離，加工處理成低含水率的成品原油，而原油儲(chǔ)罐內(nèi)的油水界面高度的準(zhǔn)確測(cè)量是保證脫水正常運(yùn)行的最重要參數(shù)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。設(shè)計(jì)一個(gè)原油儲(chǔ)油罐多液位測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐油層上界面和下界面的測(cè)量，當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、曲線的顯示等。清華大學(xué)出版社（3）《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》.朱定華。5. 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 ，參數(shù)的測(cè)定及計(jì)算。本設(shè)計(jì)針對(duì)這些問(wèn)題，采用移動(dòng)式電容法，提出了利用不同油層的含水體積百分率不同引起的界面處介質(zhì)的介電常數(shù)的跳變實(shí)現(xiàn)原油上界面(氣/油界面)和下界面高度(油/水界面)測(cè)量的在線檢測(cè)技術(shù)。從伊拉克入侵科威特，到海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，到今天的美國(guó)占領(lǐng)伊拉克，里面無(wú)不滲透著石油的因素。目一前，在油田(如遼河油田油氣集輸公司脫水站)仍沿用土辦法—操作員用取樣桶每隔四小時(shí)到罐頂手工測(cè)量一次，再作記錄，這樣其結(jié)果不僅誤差大，而且有很大的人身危險(xiǎn)(按規(guī)定，四級(jí)風(fēng)以上不能上罐頂測(cè)量)，因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)遠(yuǎn)程全自動(dòng)原油儲(chǔ)罐多界面測(cè)量裝置新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人值守，全自動(dòng)的多界面測(cè)量裝置，并能進(jìn)行自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)、顯示、打印就尤為重要。德國(guó)的ENRAF一NONUIS公司于80年代末期推出了電容串式物位測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用多級(jí)電容串式液位傳感器。浮子式液位計(jì)，在測(cè)量油高和油重在實(shí)際使用中也存在以下問(wèn)題:機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，摩擦力影響力運(yùn)動(dòng)，影響精確度?？傊?，當(dāng)前非接觸式的如雷達(dá)法、激光法等局限在研究階段或者在測(cè)量油罐上液面使用的比較多，接觸式的液位測(cè)量?jī)x如浮子式、浮筒式、磁致伸縮法雖然可以用在測(cè)量上液面和下液面但是他們的致命缺點(diǎn)都是傳感器的浮子部分要沿著滑動(dòng)桿上下移動(dòng)，在粘稠油品中，傳感器被敷住容易失靈。而水是極性分子，由水分子組成的液態(tài)水為極性電介質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)是80，兩者相差很大。，原油中含水量不同，則傳感器的電容值就不同。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，每隔6~間隔采集一個(gè)介電常數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)一記錄高度數(shù)據(jù)，送至主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。 系統(tǒng)構(gòu)成； 位移變送器 本設(shè)計(jì)中的測(cè)量位移變送器要求測(cè)量范圍大、精度高、較強(qiáng)的抗干擾能力，并且可以容易地實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，所以采用光柵尺，其優(yōu)點(diǎn)在于:(1) 高精度:隨著光柵劃刻技術(shù)及電子技術(shù)的發(fā)展以及莫爾條紋對(duì)光柵柵距具有局部消差的作用，在大量程測(cè)長(zhǎng)方面光柵檢測(cè)裝置的精度僅次于激光測(cè)量裝置。傳輸電路，采集板選擇，主機(jī)的選擇等不是本文重點(diǎn)就不做具體介紹。實(shí)際應(yīng)用電 容式傳感器時(shí)，常使d、A、三個(gè)參數(shù)中的兩個(gè)保持不變，而改變其中一個(gè)參數(shù)來(lái)使電容發(fā)生變化。由于這樣，它的絕緣問(wèn)題需要特別的注意，一般極間絕緣電阻應(yīng)在數(shù)百兆歐以上。 ； ；電容變送器的構(gòu)成包括電容傳感器，信號(hào)處理電路組成，其功能是將檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)通過(guò)傳輸電路送到上位機(jī)采集板卡。由于銀比較昂貴，因而銅是被廣泛應(yīng)用的最佳導(dǎo)電體和導(dǎo)熱體。良好的零點(diǎn)和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性，開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路的特點(diǎn)漂移小，測(cè)量準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，并且?guī)缀醪皇懿⒙?lián)漏電阻的影響。 轉(zhuǎn)換電路的運(yùn)