【正文】 2004年清華大學(xué)光纖傳感中心與總后合作研制開(kāi)發(fā)的光纖油罐液位與溫度測(cè)量系統(tǒng)，己經(jīng)安裝運(yùn)行。對(duì)于新型的光纖液位傳感器，1990年國(guó)內(nèi)公開(kāi)了一項(xiàng)傳感器專(zhuān)利，是一種浮子式光電型編碼帶液位計(jì)，它利用與浮子同步運(yùn)動(dòng)的一條絕對(duì)式光電型編碼帶和透射式光纖信號(hào)檢測(cè)頭作為檢測(cè)液位高度的傳感器。還有其它國(guó)家和公司研制的液位傳感器等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、食品等行業(yè)，并大量地進(jìn)入我國(guó)液位測(cè)量領(lǐng)域[4]。美國(guó)Milltronics公司研制的多量程超聲波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有測(cè)量液位、液位差的能力，其采用的非接觸式超聲波傳感器，可監(jiān)視30cm到14m范圍的液位變化。到目前為止國(guó)外許多公司都研制出很多功能齊全、自動(dòng)化智能程度高、精度高的測(cè)量體系與產(chǎn)品系列。此方案設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，測(cè)量精度比較高，也非常適合目前我國(guó)的生產(chǎn)力狀況。 光學(xué)液位計(jì)，它利用浮子的磁耦合原理來(lái)設(shè)計(jì)，經(jīng)光碼盤(pán)對(duì)光纖的檢測(cè)，再經(jīng)由放大整形電路，以及光電轉(zhuǎn)換來(lái)形成規(guī)則的脈沖信號(hào)，最后由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)液位顯示。這類(lèi)液位傳感器的精度主要受到壓力表精度的限制，同時(shí)還要求被測(cè)液體的密度是已知的，而且要求液體的密度要恒定不變。壓力式傳感器它是利用液面高度變化時(shí)容器底部或側(cè)面某點(diǎn)上的壓力也隨之而變化的原理來(lái)設(shè)計(jì)的。此類(lèi)液位計(jì)可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。而且介質(zhì)對(duì)丫射線(xiàn)的吸收只與介質(zhì)密度有關(guān)，因此它可以測(cè)量不同密度的液體分界面、氣體與固體或液體與固體的分界面。射線(xiàn)的強(qiáng)度會(huì)隨液位的高度變化而變化，在放射線(xiàn)輻射源與檢測(cè)器之間有吸收物質(zhì)時(shí)，檢測(cè)器的輸出與液位的高度有關(guān)，通過(guò)對(duì)被測(cè)物質(zhì)吸收能量大小的檢測(cè)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，即可得出被測(cè)液位的高度。根據(jù)換能器安裝高度，就能得出液位高度。超聲波液位傳感器發(fā)展很快、應(yīng)用也很廣泛，常用于測(cè)量明渠液位及開(kāi)口容器內(nèi)液位。雷達(dá)波不易受干擾，巨能穿透塑料容器或玻璃容器進(jìn)行測(cè)量，無(wú)需在容器上開(kāi)孔，能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，即使在飛灰、粉塵強(qiáng)烈并有很強(qiáng)旋渦的環(huán)境下也能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。雷達(dá)信號(hào)是否可以被反射取決于被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性和被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)兩個(gè)因素。．雷達(dá)液位傳感器雷達(dá)傳感器就是利用發(fā)射一反射一接收的原理來(lái)測(cè)量距離的，因此可用于有毒、有害的惡劣環(huán)境下。由熱敏電阻發(fā)出的信號(hào)可用來(lái)指示這類(lèi)元件是否浸在液體中。電阻式液位計(jì)探測(cè)器在空氣中的阻值要比它浸在液體中的阻值大得多，通過(guò)電子學(xué)方法測(cè)量液體容器底部與頂部之間的電阻，從中可探知液位信息。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，而且量程廣，適合于測(cè)量各種介質(zhì)(導(dǎo)電介質(zhì)、非導(dǎo)電介質(zhì))的液位，但是要求液體具有相同、穩(wěn)定的介電常數(shù)，需要有溫度的補(bǔ)償。其中最常用且最成熟的是電容式液位傳感器。此類(lèi)液位計(jì)可以進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，其問(wèn)題是積聚在傳動(dòng)機(jī)械臂上的污物(如水垢沉積)會(huì)限制浮子運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生故障。尤其是當(dāng)液面具有波動(dòng)和存在氣泡，或液面高度隨時(shí)間改變的動(dòng)態(tài)測(cè)量，或被測(cè)介質(zhì)具有粘滯性、導(dǎo)電性，或需要考慮容器的密封性以及介質(zhì)是否含有腐蝕物、毒性和易爆性等情況下，選擇合適的液位測(cè)量技術(shù)就顯得尤為重要[2]。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，必須首先對(duì)液位測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，以保證自動(dòng)化生產(chǎn)能夠自動(dòng)控制在最佳狀態(tài)。液位傳感器是指檢測(cè)液體高度信息的儀器，液位測(cè)量技術(shù)在工程領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn),而自動(dòng)控制原理, 依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),保持水壓恒定以滿(mǎn)足用水要求, 從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。目前大多數(shù)的住宅小區(qū)都是采用人工加水的辦法，即當(dāng)水用完的時(shí)候，就人工開(kāi)啟水泵進(jìn)行加水，十分不便。超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)，利用了超聲波傳感技術(shù)的原理，采取一種非接觸式的測(cè)量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中液位或物料位的檢測(cè)；而且超聲波具有很好的指向性和束射特性，人耳聽(tīng)不見(jiàn)，一般不會(huì)對(duì)人體造成傷害檢測(cè)工程方便、迅速、易做到實(shí)時(shí)控制，而且測(cè)量精度又能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，所以有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景[1]。它能自動(dòng)完成水位檢測(cè)、光報(bào)警、上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控液位。本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)以及弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 水位控制系統(tǒng) 指導(dǎo)教師 職稱(chēng)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專(zhuān) 業(yè) 班級(jí) 院 （系） 工程學(xué)院完成時(shí)間 2011年4月23日水位控制系統(tǒng)摘 要本文采用AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水塔水位的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出一種低成本、高實(shí)用價(jià)值的水塔水位控制器。該系統(tǒng)具有水位檢測(cè)、水位高度LCD顯示、低水位高水位報(bào)警以及自動(dòng)加水等功能。本設(shè)計(jì)傳感器使用了超聲波模塊，并且詳細(xì)闡述了超聲波測(cè)距測(cè)的原理，給出了系統(tǒng)構(gòu)成框圖。并采用52單片機(jī)系統(tǒng)控制整個(gè)電路的信號(hào)處理以及采用光電耦合和繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電來(lái)實(shí)現(xiàn)加水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞 單片機(jī)/超聲波模塊/自動(dòng)監(jiān)測(cè)/LCD液晶/自動(dòng)控制目 錄中文摘要 I英文摘要 II1緒論 1 1 1 2 2 3．雷達(dá)液位傳感器 3 3 3 4 4 5 52總體方案的設(shè)計(jì) 7 7 83硬件設(shè)計(jì) 10 10 10 114各部分電路設(shè)計(jì) 15 15 16 17 18 18 19 205軟件設(shè)計(jì) 22 22 水位控制系統(tǒng)主程序 236系統(tǒng)仿真 24 24 Proteus系統(tǒng)仿真 24 257結(jié)論 26致 謝 28參考文獻(xiàn) 29附 錄1 30附 錄 2 311緒論在許多工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要對(duì)系統(tǒng)的液位或物料位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)具有腐蝕性的液體液位的測(cè)量，傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極，通過(guò)給電脈沖來(lái)檢測(cè)液面，電極長(zhǎng)期浸泡在液體中，極易被腐蝕、電解、失去靈敏性，因而對(duì)測(cè)試設(shè)備的抗腐蝕性要求較高。并且目前，我國(guó)住宅小區(qū)樓房自來(lái)水供水系統(tǒng)主要采用高塔供水，既在樓頂或者另外建設(shè)的高塔上面建個(gè)蓄水池以保證用戶(hù)水壓的恒定。所以這一切問(wèn)題的存在，都在呼喚一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的高塔水位檢測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)的誕生。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。在一般的生產(chǎn)工藝加工過(guò)程中，通常只需要對(duì)物料的表面位置進(jìn)行記錄和儲(chǔ)存，以作為確保生產(chǎn)工藝、安全等方面的需要。在現(xiàn)代化的企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行各種綜合控制與管理的普及，控制系統(tǒng)的智能化、統(tǒng)一化，要求測(cè)量的對(duì)象要廣、測(cè)量的精度要高、可靠性要好、實(shí)用性要強(qiáng)、且適用于特殊測(cè)量環(huán)境等，這些對(duì)液位測(cè)量技術(shù)也提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的液位測(cè)量方法有19種以上，主要有以下幾大類(lèi): 測(cè)量原理是利用傳動(dòng)裝置把與液位同高度的浮子高度信息轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)或連續(xù)信號(hào)，轉(zhuǎn)換器是一些機(jī)械舌簧、磁鐵、電子或光電設(shè)備。測(cè)量原理是把液位的變化轉(zhuǎn)化為電氣參數(shù)的變化，利用一定的測(cè)量電路將電參數(shù)檢測(cè)出來(lái)，從而達(dá)到測(cè)量液位的目的。電容式液位計(jì)它是利用空氣和液體作電容器兩極極板間的電介質(zhì)，將液位變化轉(zhuǎn)換成靜電電容變化，用電子學(xué)方法測(cè)量電容值，從而探測(cè)液體高度信息。尤其用長(zhǎng)電纜連接時(shí)，對(duì)電纜中的干擾和寄生電容很敏感，精度較差，且對(duì)導(dǎo)電介質(zhì)或粘性介質(zhì)，誤差較大、易受干擾，嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果。其測(cè)量精度受液體污染情況的影響較大，探針的污染和沉積物，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出，在直流工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電解，響應(yīng)速度慢。它結(jié)構(gòu)小，適用于圓筒容器、玻璃柱、管道等，但這種方法僅能進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量，而不能用于液位的連續(xù)測(cè)量。其物理特性與可見(jiàn)光相似。所有導(dǎo)電介質(zhì)都能很好地反射雷達(dá)信號(hào)，導(dǎo)電性不太好的介質(zhì)也能被很準(zhǔn)確地測(cè)量。然而雷達(dá)傳感器的測(cè)量信號(hào)運(yùn)行時(shí)間極短，這給信號(hào)分析處理提出了極高的要求，造成它的價(jià)格昂貴、技術(shù)實(shí)施困難。由超聲換能器發(fā)射的超聲脈沖經(jīng)空氣在被測(cè)介質(zhì)上反射，再返回接收換能器，測(cè)量該超聲脈沖往返時(shí)間，就能得到超聲換能器輻射面到被測(cè)液面的距離。它是利用放射性同位素射線(xiàn)(如a射線(xiàn)、p射線(xiàn)、Y射線(xiàn))的穿透和反射能