油水界面智能监测仪的研究

摘要

在原油生产过程中，从油井中开采出来的原油是含有一定水分的，由于油和水的比重不同，原油中的水分会沉降在油罐底部，需输送到分离灌中进行油水分离，处理成低含水率的成品原油。因此，油水界面检测是实现储油罐水位自动控制的重要环节。原油储罐内油水界面的实时及准确测量是成功分离出原油的重要保障，也是储运系统管理和计算原油储量的主要依据。 该文在详细研究国内外油水界面检测理论与技术的基础上，根据油水介电常数不同的原理，采用分段式电容传感器，设计了一款新颖先进的油水界面智能监测仪。文中详细论述了油水界面的检测原理和整个系统的构成，并论述了系统的硬件设计和软件设计。该监测仪的重要特色是该油水界面监测仪中设置了串行通信模块，具有两种工作模式。该油水界面监测仪可以单机工作，又可以作为一个下位机，构成基于RS-485总线的远程计算机监控系统。 油水界面的测量是该油水界面智能监测仪的关键性技术，分段式电容传感器的原理就是将一根全量程长度的圆筒形传感电容进行分段处理，每一段对应着固定的长度，用现代微电子技术手段，逐段测量每段的电容值，如果所测的电容值既不是纯油对应的电容值，也不是水对应的电容值，从而便可确定储油罐内的油水界面。 该监测仪采用分段式电容传感器通过在线检测介质(油和水)介电常数的方法，把储油罐内油水界面的动态变化转换为电信号的变化，并对不同层面液体的电容进行扫描检测，且将检测结果转换成数字量送到单片机进行处理，从而达到对储油罐内油水界面实时监控与调理之目的。 整个系统的硬件设计和软件设计都采用模块化的设计方法，仿真结果表明设计方案达到预期目标。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究成果与内容

第2章系统的总体策划

2.1 概论

2.2系统的总体架构

2.2.1整体框图

2.2.2功能模块

2.3相关设施

2.3.1传感器

2.3.2 AT89C51单片机

2.3.3ADC和DAC

2.3.4 RS-485总线

2.4小结

第3章系统的硬件设计

3.1系统硬件设计原则

3.2系统的复位电路设计

3.3传感器及其检测电路设计

3.3.1概论

3.3.2分段式电容传感器设计

3.3.3分段式电容传感器原理

3.3.4信号检测电路设计

3.3.5信号采集电路设计

3.4分段式电容传感器与单片机的连接电路设计

3.5串行通信电路设计

第4章系统的软件设计

4.1编程语言的选择

4.2开发工具的选择

4.3软件的设计原则

4.4主程序设计

4.5键盘控制子程序设计

4.6开机自检子程序设计

4.7数据采集子程序设计

4.8数字滤波子程序设计

4.9数据运算处理子程序设计

4.10修正值排序子程序设计

4.11数据显示子程序设计

4.12中断子程序设计

第5章系统的抗干扰措施

5.1概论

5.2抗干扰的硬件措施

5.3抗干扰的软件措施

5.4小结

第6章系统的调试与分析

6.1硬件调试

6.2软件调试

6.3电容测量误差对界面测量精度的影响

6.4影响界面测量精度的主要因素

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢