高精度磁致伸缩液位传感器的研制

摘要

磁致伸缩式传感器技术广泛应用于各个领域。几十年来世界各国都在坚持不懈地努力，不断取得新的进展。近年来也引起我国研究者的密切关注，取得不少成果。例如磁致伸缩式液位传感器已开发多种产品，但是，还存在许多问题。例如量程较小，精度不高，关键器件还依赖进口。因此，作为自主技术，还有相当长的路程。
　　 本论文工作的任务是研究开发用于油罐液位、界位、温度等参数高精度在线测量的多参数传感器。
　　 课题内容的硬件部分包括：脉冲激励，回波接收，时间量检测，温度测量，通信，输出显示等电路设计。
　　 软件部分包括微弱信号的检测：将沿波导丝传回的信号转换为响应的方波信号，经放大和补偿后，提供给后续电路处理。其次是浮子定位：利用FPGA(Field programmablegate array)来实现信号时间差的转换，采用高频测量方法中的测周法，来保证测量的高精度。
　　 完成硬件电路设计，软件编写后，通过系统安装调试证实，系统运行可靠，精度和线性度较高，基本达到设计要求。

目录

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第一章 绪论

1.1磁致伸缩相关技术发展现状

1.2磁致伸缩液位测量仪表国产化开发现状

1.3国内储油罐液位测量存在的问题

1.4本课题的研究意义及主要研究内容

1.4.1本课题的研究意义

1.4.2本课题的主要研究内容及实现方案

第二章 磁致伸缩传感器实现高精度液位测量的基本原理

2.1磁致伸缩液位传感器的工作原理

2.1.1磁致伸缩液位传感器的液位测量原理

2.1.2磁致伸缩液位传感器的界位测量原理

2.2磁致伸缩液位仪的技术特点

2.3干扰因素对磁致伸缩液位传感器的影响

2.3.1时间量检测的分辨力因素

2.3.2介质密度的变化因素

2.3.3应变波速的变化因素

第三章 磁致伸缩液位传感器总体方案设计

3.1硬件部分方案设计

3.1.1系统整体设计方案

3.1.2单片机最小系统设计方案

3.1.3时间量检测电路设计方案

3.1.4脉冲激励电路设计方案

3.1.5回波接收电路设计方案

3.1.6温度测量电路设计方案

3.1.7显示模块电路设计方案

3.1.8信号通信电路设计方案

3.2软件部分设计方案

第四章 磁致伸缩液位传感器的设计

4.1硬件设计

4.1.1单片机最小系统设计

4.1.2时间量检测电路

4.1.3脉冲激励电路设计

4.1.4回波接收电路设计

4.1.5温度测量电路

4.1.6显示电路

4.1.7通信电路

4.2软件设计

4.2.1主程序

4.2.2中断子程序

4.2.3其他子程序

第五章 磁致伸缩液位传感器的实验分析与研究

5.1传感器的静态特性

5.2实验分析与研究

5.2.1实验数据与数据处理

5.2.2实验结论

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录A 研究生期间发表的论文