【正文】 以采用硬件濾波電路進(jìn)行消除，但并不能夠完全消除其影響。另一類是不規(guī)則隨機(jī)性的，為隨機(jī)信號(hào)，對(duì)于隨機(jī)干擾，要采用數(shù)字濾波方法予以削減或消除，以保證準(zhǔn) 該方法的思想是：首先對(duì)多次采樣作均值處理，然后將此值作為去極值平均濾波（將連續(xù)測(cè)量的n個(gè)采樣值按照大小順序排序，然后去掉最大值和最小值，最后對(duì)剩下的n2個(gè)采樣值求収平均值）中的一點(diǎn)進(jìn)行第二重濾波。二次數(shù)字濾波后的結(jié)果作為一次采樣結(jié)果。具體做法是40個(gè)采樣值，每8個(gè)作一次均值處理，然后對(duì)這5個(gè)均值進(jìn)行累加求和，同時(shí)找出最大值和最小值，減去最大值和最小之后，求其余3個(gè)數(shù)的平均值得到一次采樣值。 濾波程序流程圖 前面已經(jīng)對(duì)分段電容傳感器結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行詳細(xì)的說明，對(duì)于16極板的分段電容傳感器，如果根據(jù)15個(gè)極板對(duì)的采樣電壓值能判斷出油水界面在哪個(gè)極板，那么就可以計(jì)算出液面的高度： 其中： h：界面高度 ho:傳感器底部距分離罐底部的高度：水層所淹沒的區(qū)域的高度 ：界面所處的區(qū)域有水部分的高度L。：傳感器0區(qū)下邊界距傳感器底部的高度 根據(jù)以上的思想，算法中采用了粗測(cè)和細(xì)測(cè)兩個(gè)驟，首先利用粗測(cè)來大致判斷界面所在的區(qū)域，保證了基本誤差在一個(gè)區(qū)域?qū)挾确秶鷥?nèi)（區(qū)域?qū)挾?0mm)，然后再粗測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)測(cè)判斷，這樣就可以在粗測(cè)誤差一個(gè)區(qū)域?qū)挾鹊幕A(chǔ)上，進(jìn)一步減小實(shí)際測(cè)量誤差。 為了實(shí)現(xiàn)界面的粗測(cè)，本設(shè)計(jì)基于分段電容傳感器檢測(cè)，提出了判斷油水界面高度的差值算法。 。其中含有假界面的判定，主要是為了避免傳感器粘污泥對(duì)測(cè)量造成誤判斷，如果界面超出處在測(cè)量量程范圍，程序也能給出判斷。 ，是以水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，向一個(gè)有機(jī)玻璃的桶中勻速滴水、使得水和空氣的界面勻速上升，利用16極板分段電容傳感器獲得電壓曲線。從圖中可以很明顯的看到隨著水面上升依次的淹沒極板，15個(gè)極板對(duì)輸出電壓也依次突變，由于水的勾速上升，各極板對(duì)電壓曲線也是均勾分布的。 ，從左到右依次定義為1區(qū)、0區(qū)、1區(qū)、…、13區(qū)、14區(qū)。很明顯可以觀察到，當(dāng)界面處于0區(qū)時(shí)，極板對(duì)1和極板對(duì)2電壓差值的絕對(duì)值最大；當(dāng)界面處于1區(qū)時(shí)，極板對(duì)2和3電壓差值的絕對(duì)值最大；依次這樣，當(dāng)界面處于13區(qū)時(shí)，極板對(duì)14和極板對(duì)15電壓差值的絕對(duì)值最大。由于它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系都是唯一、可逆的，所以反之依然成立。當(dāng)極板對(duì)1和極板對(duì)2電壓差值的絕對(duì)值最大時(shí)，界面處于0區(qū)；當(dāng)極板對(duì)2和極板對(duì)3電壓差值的絕對(duì)值最大時(shí)，界面處于1區(qū)；當(dāng)極板對(duì)14和極板對(duì)15電壓差值的絕對(duì)值最大時(shí)，界面處于13區(qū)。當(dāng)界面不在傳感器有效量程范圍內(nèi)，傳感器也能判斷。界面低于傳感器最低端極板時(shí)，進(jìn)入1區(qū)；界面高于傳感器最頂部極板時(shí)，進(jìn)入14區(qū)。進(jìn)入這兩個(gè)區(qū)后，意味著界面己超量程，需報(bào)警提醒。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由差值算法，標(biāo)定的區(qū)域均勻性比較好，除了1區(qū)、0區(qū)、14區(qū)這些特殊區(qū)域之外，其余區(qū)域的寬度都在一個(gè)極板對(duì)間距（40mm)左右，而且重復(fù)性也比較好。該實(shí)驗(yàn)同樣把水作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以滴水和漏水的方式，實(shí)現(xiàn)界面的勻速上升和下降。此時(shí)傳感器底部在標(biāo)尺63mni處，表中的數(shù)據(jù)也都是界面標(biāo)尺上的對(duì)應(yīng)值。然后分別在同一日期的不同時(shí)間、不同円期不同時(shí)間，作了上升和下降過程中的標(biāo)定。從表中可以很明顯的看到區(qū)域的間距基本都在40mm左右，而且上升和下降過程中的區(qū)域界線標(biāo)定重復(fù)性也比較好?；驹?mm范圍內(nèi)。由于上升下降存在一個(gè)讀數(shù)誤差和系統(tǒng)的延遲誤差，所以最后傳感器區(qū)域界限標(biāo)定以上升和下降的折中值為準(zhǔn)。 ，如果以傳感器底部作為基準(zhǔn)（)，那么傳感器的標(biāo)定才更有針對(duì)性。如果實(shí)驗(yàn)條件改變，無論傳感器底部實(shí)際位置為多少，只要區(qū)域界線基準(zhǔn)表的基礎(chǔ)上加上傳感器底部高度即可。界面的粗測(cè)的測(cè)量過程：首先利用差值算法判斷得到區(qū)域值，，最后再加上傳感器距分離罐底部的高度h。，粗測(cè)的表達(dá)式可表示成： 該粗測(cè)的差值算法采用的是相對(duì)的差值，而非絕對(duì)閾值的方法。絕對(duì)閾值的方法是利用傳感器空?qǐng)鲋岛蜐M場(chǎng)值作為判斷界面的閾值。因?yàn)檫@個(gè)閾值受的影響因素多（如環(huán)境變化、電源電壓大小、參考電壓大小、傳感器狀態(tài)等），所以如果閾值選取不合適，就造成液位誤判，有些位置甚至誤差在一個(gè)極板對(duì)間距以上。因此絕對(duì)閾值的方法不可行。由于液位和電壓在理論上沒有一個(gè)確定的公式，只能通過擬合曲線的方式獲得更高精度的測(cè)量。以1區(qū)為例進(jìn)行說明，原界面的擬合曲線釆用的是圖中標(biāo)有①處的曲線，由于此段曲線斜率不一致，是變化的，所以擬合起來比較困難，而且存在這很大的誤差。鑒于此，對(duì)于1區(qū)采用了②處曲線作為擬合曲線，它是極板對(duì)1電壓曲線在1區(qū)內(nèi)的部分，并且覆蓋了整個(gè)1區(qū)，斜率一致性較好，擬合起來也比較容易。其余區(qū)域的擬合曲線也是類似，在第i區(qū)內(nèi)以極板對(duì)i電壓曲線來進(jìn)行擬合。由于曲線斜率的限制1區(qū)到5區(qū)的曲線斜率比較陸，擬合效果好，6區(qū)以后斜率就比較緩一些，③處曲線，擬合起來也近似成一條直線，所以細(xì)測(cè)范圍局限在1~5區(qū)，共200mm的量程。 細(xì)測(cè)算法的核心思想：在第i區(qū)內(nèi)以極板對(duì)i電壓曲線來進(jìn)行擬合（例如，在1區(qū)內(nèi)，以極板對(duì)1電壓曲線來作擬合曲線），曲線擬合過程需要在程序運(yùn)行過程中，程序自動(dòng)丨己錄特征數(shù)據(jù)（擬合曲線端點(diǎn)電壓值），以此求出擬合曲線表達(dá)式。從而在根據(jù)極板i的電壓值，折算出界面高度。 高度隨電壓變化曲線。其中如果界面在1?5區(qū)內(nèi)就可以通過細(xì)測(cè)來實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量，如果界面不在1~5區(qū)范圍內(nèi)，就取區(qū)域折中值作為最后液面的估計(jì)值，這樣可以在原來區(qū)域間距40inm的基礎(chǔ)上，將實(shí)際界面誤差減小一半為20mm左右。細(xì)測(cè)在使用上受到被測(cè)對(duì)象局限，如果分界面明顯那么細(xì)測(cè)能夠很好的提高測(cè)量精度，但是，如果分界面不明顯，如原油中存在的乳化層，油和水沒有明顯的分界面，那么界面的細(xì)測(cè)就失去了意義。所以細(xì)測(cè)算法適用于界面明顯的測(cè)量環(huán)境。對(duì)于原油這種測(cè)量對(duì)象，只需利用界面粗測(cè)估計(jì)界面高度。 PC機(jī)程序 目前，上位機(jī)中可用于實(shí)現(xiàn)串口通信的開發(fā)環(huán)境非常多，如Visual C++、Visual Basic、Delphi、turbo C等等，且各有優(yōu)缺點(diǎn)。由于VB幵發(fā)串口程序簡(jiǎn)單方便，因此，本課題米用了 Visual 。上位機(jī)監(jiān)控軟件所要實(shí)現(xiàn)的功能有： (1)數(shù)據(jù)串行通信 通過串口通信從下位機(jī)獲得38個(gè)數(shù)據(jù)，其中包括16對(duì)電容傳感器極板的采樣值(采樣值的高位和低位是分別傳的）、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和、油水界面高度、油水界面高度，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚淼玫綑z測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)。 (2)數(shù)據(jù)和圖形存儲(chǔ)從下位機(jī)得到的數(shù)據(jù)得到處理后，一些重要的數(shù)據(jù)和圖像需要保存起來，以便今后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、核對(duì)等。本次設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)釆用在VB應(yīng)用程序中調(diào)用Excel的形式。在VB應(yīng)用程序中調(diào)用Excel,實(shí)質(zhì)是將Excel作為一個(gè)外部對(duì)象來引用，由Excel對(duì)象模型提供能從VB應(yīng)用程序內(nèi)部來程序化操縱的對(duì)象以及相關(guān)的屬性、方法和事件。圖像的保存是通過調(diào)用保存對(duì)話框來實(shí)現(xiàn)，既可以自動(dòng)保存也可以手動(dòng)保存。 PC機(jī)串行通信 本設(shè)計(jì)中采用的是VB中的MSComm控件來實(shí)現(xiàn)串口通信的；PC機(jī)查詢下位機(jī)數(shù)。學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。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注明并表示感謝。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》(以下簡(jiǎn)稱“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入CNKI《中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)》，在《中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文密級(jí)：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。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。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 二〇一〇年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。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。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對(duì)我的人生來說，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?；厥姿哪?，取得了些許成績(jī)，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。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。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。