【正文】 神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計思路和操作方法，并對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。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。例如高速、高集成度的 AVR系列單片機，使用方便的 4路模擬開關(guān)74HC4066。 ③通過串行通信接收 ATmegal6單片機的控制信息，傳送本段電容傳感器的 測量值 [18] 。 ③通過串行通信控制電容傳感器傳送本段電容測量值，從而獲取十段電容傳感器的測量值對測量值進(jìn)行處理，并計算出油氣界面位置和油水界面位置，計算油層厚度并通過 LCD進(jìn)行顯示。 LED運行狀態(tài)分別采用了五個 LED指示燈，分別指示系統(tǒng)電源、傳感器電源、 系統(tǒng)運行、系統(tǒng)出錯報警和數(shù)據(jù)傳輸指示。因此單片機的選擇是否恰當(dāng)，直接影響測量系 統(tǒng)的功能和性能。如果安裝工藝粗糙，調(diào)試不嚴(yán)格，仍有可能影響系統(tǒng)的可靠性。影響系統(tǒng)可靠性的內(nèi)部因素有： (1)元器件的性能與可靠性。 (4)人機交互模塊：包括工作指示、按鍵和 LCD顯示。如果通過電子開關(guān)選通通道然后進(jìn)行電容測量，不但電子開關(guān)需要等待一段時間，每一次通道通斷后還需要更長的時間等待電容測量模塊穩(wěn)定，之后才能測最到正確的電容值，這樣就達(dá)不到系統(tǒng)要求的測量速度。防水盒采用航空插頭外接電線，接入 24V電源的輸入以及 RS一 485串行通訊線纜。 為了便于操作人員觀察，需要將油氣界面與油水界面的位置和油層的厚度通過 LCD顯示屏顯示出來， I司時將數(shù)據(jù)通過 RS一 485通訊方式傳送出去，便 于 二次儀表的使用。 (3)內(nèi)外極板之間使用的聚四氟乙烯絕緣管形成的電容。 (1)每次測量時分別需要測量 每一段電容傳感器的空管電容值、充滿油的電容值和充滿水的電容值，但是測量過程中并不一定每一種介質(zhì)會充滿該段電容傳感器，顯然這在實際應(yīng)用中這很難做到。 分段電容式液位 測量 傳感器總共十段，每段高為 L．假設(shè)第 2段為空氣段 ，第 3段為油氣界面所在段．第 6段為純油段，第 7段為油水界面所在段，第 10段為純水所在段。因此油水界面檢測中溫度對介電常數(shù)變化的影響所導(dǎo)致的測量誤差是必須要考慮的 [4] 。 當(dāng)電容傳感器內(nèi)外電極之間充滿 兩種介質(zhì)時，比如油和氣，此時會有一個油氣界面 ,下部為油 ,高 度為 H,介電常數(shù)為 l? ，上部為空氣，高度為 (LH)，介電常數(shù)為 2? ， 此時相當(dāng)于將兩個電容傳感器并聯(lián)，電容值的計算表達(dá)式如下： 00 022+ = + ) kl n l nddC C C H L H C HDD? ? ?? ? ?? ? ? ?空 氣油油 空 氣 （ (22) 其中： 002ln dCLD?? ?? 空 氣 02k= ln dD?? ??油 空 氣（ ） C油 為油部分所產(chǎn)生的電容 ， C空 氣 為空氣部分所產(chǎn)生的電容， 0C 為電容傳感器中充滿空氣時的電容值 ,?油 為油的介電常數(shù)， ?空 氣 為空氣的介電常數(shù)。因此需要設(shè)計一種液位傳感器，能夠檢測油氣、油水兩個界面的位置，而且要求傳感器具有較高的精度和良好的 動態(tài)特性。我國進(jìn)口的石油 90％是通過海上船舶運輸來完成的。 作者簽名： 日 期： 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 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)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 通過測量各分段電容傳感器然后對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到各界面位置 是本 文的總體思路。 關(guān)鍵詞 ：傳感器；分段電容；液位測量；單片機 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 ABSTRACT： When separate oil from water at spilled oil recovery processing， the detection of oil— gas interface， oil— water interface and the oil thickness is a critical part， not only can detect oil gas interface and oilwater interface， but also need to ensure the results in real— time and continuous， requires faster detection speed． This issue is research a such of measurement that real本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。兇此對溢油治理方法和技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以便最大程度地減少溢油所造成的危害，具有重要的意義。因此提出了以電容式液位測量方法為基礎(chǔ)的分段電容式液位測量法。 電容式液位測量方法在油水界面檢測中遇到的問題 但是在實際應(yīng)用中，尤其是用丁海上溢油回收這樣的上作環(huán)境，有許多問題必須予以考慮，這些問題主要有： (1)在測罩得到傳感器電容值之后計算液面的高度需要知道各個介質(zhì)的介電常數(shù)，但是各介質(zhì)的介電常數(shù)并不是一個固定的值，而是一個隨著各種條件變化而變化的值。 (3)油與水的分界面并不是一個清晰的界面，而是一個隨著油的含水量由大到小變化的從水到油的過渡帶，稱之為乳化層。 這樣兩個界面分布在不同的電容傳感器中，每一段電容傳感器可以獨立測量該段的電容值，將傳統(tǒng)電容式液位測量方法的原理應(yīng)用于每一段的電容傳感器中，這樣就解決了傳統(tǒng)電容式液位測量方法 不適宜用于三種介質(zhì)油氣、油水雙界面的測量的問題。 (2)油與水的界面是一個隨含水率變化的非清晰的界面，即乳化層的問題，在分段電容式傳感器中處于乳化層的每一段電容傳感器測量到的電容值是一個隨含水率變化而變化的值，由油到水的過程即是含水率逐漸變大的過程，電容值也隨之而變大。 (3)能抑制寄生電容和 CMOS 模擬開關(guān)產(chǎn)生的耦合電容 [8] 。 系統(tǒng)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (I)測量參數(shù)：油氣界面和油水界面位置，其中油水界面屬于油／ 乳化層界面和乳化層／水界面混合的界面 (2)測量范圍： 100cm (3)測量精度：177。電容傳感器外電極公用．套在整個電容傳感器外部。一路給十段電容傳感器，稱為傳感器電源；另一路給電容傳感器之外的所有電路供電，稱為主電源。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 LCD顯示實現(xiàn)油氣油水界 面位置顯示、油層厚度顯示、不同功能狀態(tài)下內(nèi)容顯示。 (2)硬件設(shè)計。 (2)外部窄間條件，如溫度、濕度、動氣清潔度等等 [12] 。 而每設(shè)電容傳感器中都含有一個 ATmega8單片機，因此 ATmega8單片機共 有 十 個，每個電路如圖 。 其中， LED數(shù)碼管顯示器如圖： 圖 LED數(shù)碼管 LED 動態(tài)顯示電 路： 18 05 1P 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 3P 2. 4P 2. 5P 2. 6P 2. 7B 7B 6B5B4B3B 2B 1B 0A7A6A5A4A3A2A1A0DI RP 0. 02 20 ?7 4L S0 47 4L S1 45P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7X 1X 21117 4L S0 47 4L S0 47 4L S0 4+ 5VE A/ VPEP 0. 1P 0. 2P 0. 3111 12 2 2 2P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7RDWRR E S E T0INT 1IN TT 0T 1R X DT X D PALE /PSENP 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3 ???? 圖 LED 動態(tài)顯示電路 10 9 8 7 6 1 2 a b c d e f g 4 dp 3 a b f c g d e dp 5 GND 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件總體設(shè)計 在進(jìn)行軟件總體設(shè)計時，應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，即模塊化自頂向下的設(shè)計方法。通過按鍵操作能夠設(shè)定判斷油氣界面和油水界面的閾值。 (2)小電容檢測的最重要的問題，是如何最大限度減少線路電容和元件電容的干擾。從開始的畢業(yè)設(shè)計講課答疑，平時資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論 文的最終完成，老師在每一個階段都激勵著我們前進(jìn)。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人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。再次對周巍老師表示衷心的感謝。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 學(xué)友情深，情同兄妹。