油、水和乳多液层自动检测技术研究

摘要

准确地判断油、水、乳层对于石油化工行业具有重要的经济与环保价值。根据目前国内外油品分层测量的研究现状，在综合比较了几种测量方法优缺点的基础上，以及考虑到化工现场对防爆的特殊要求，利用不同浓度液体对红外光吸收程度不同的朗伯-贝尔定律，研究了一种以微处理器AT89S52为核心、基于红外光纤传感器的具有防爆功能的水、乳、油液层检测系统。其中设计了基于光电检测的总体方案、红外光纤传感器信号调理和A/D转换电路、基于AT24C512的数据存储模块和串口通讯模块。实验表明该系统能够检测出水、乳、油，而且具有成本低，传感检测探头本质安全、防爆等的特点，并且系统可以存储一个月的采集数据以供上位机查询。
　　 在现场应用中发现，质量较差的油品中的杂质容易阻塞红外光纤传感器的透光孔，对液层的检测造成影响。所以本文又研究了电荷转移法检测液体层次的技术。研究了电荷转移法抗寄生电容的原理，针对油污对传感器探头堵塞污染的问题，设计了6个电极电容传感器阵列，以此来解决单个或少量传感器被油污污染而严重影响检测的问题。另外，针对目前电荷转移法电路中由于开关的时序造成检测电路的漏电流问题，采用具有内部结构对称特点的D触发器来控制两个互补时序的开关，比单纯用非门的方法减少大概几十纳秒的电荷泄漏时间，实验证明该技术能较好的改善电荷泄漏的问题。最后，设计了基于PC机WINDOWS操作系统的实验数据采集与分析平台系统，并且进行了初步验证试验研究。