基于磁致伸缩原理的油罐自动测量系统研究

摘要

罐储自动计量系统，是加油站、油品码头，以及石油化工等企业的重要设备。目前国内使用的罐储自动计量系统则存在自动化程度低、测量精度差、测量参数单一以及计量单位不统一等问题。为了提高我国罐储计量的自动化水平，减少企业在油品贸易，尤其是国际油品贸易中的损失，迫切需要研究适合我国国情的新型罐储自动计量系统。磁致伸缩技术的引入很好的解决了这些问题，磁致伸缩液位传感器是综合利用磁致伸缩效应、浮力原理、电磁感应、电子技术等多种技术研制而成的液位测量仪表，该传感器系统具有测量误差小、读数准确、测量范围大，维护及使用方便的特点,它在高精度液位测量领域中相对于传统液位传感器具有许多独特的优势。
　　本文将磁致伸缩技术应用到罐储自动计量系统中，对磁致伸缩液位传感器的测量机理进行了深入的阐述。基于该传感器的位移测量原理，设计了激励脉冲发射电路及回波信号处理电路。通过测量发射脉冲与回波脉冲的时间差计算活动磁铁的位置。通过参考一些文献，结合加油站实际建立了基于磁致伸缩技术的多参数燃油测量系统。本文的主要工作有以下几点：
　　一、传感器机械结构分析。对磁致伸缩材料性能进行分析，选取合适的传感材料，对传感器的探杆、浮球、超声换能器、电路面板进行了设计。
　　二、传感器测量电路设计。根据课题需要，设计了以单片机ATMEGA8515为核心的控制电路、脉冲发射电路、脉冲接收电路、温度测量电路、通讯电路等;完成了单片机系统的软件设计。
　　三、分析了燃油密度变化对液位测量误差的影响，研究了通过温度补偿方法来减小燃油密度变化对液位测量所造成的误差。
　　四、对磁致伸缩液位传感器测量数据进行误差分析，并通过实验对测量的不确定性进行分析。
　　五、根据加油站实际情况，设计一款适合大众加油站自动化管理的加油站管理系统。

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Contents

1．绪 论

1.1 罐储自动计量系统发展状况

1.2磁致伸缩相关技术国内外研究应用现状

1.3磁致伸缩传感器简介

1.4课题研究的目的与意义

1.5 课题的来源及主要研究内容

2．磁致伸缩现象

2.1 磁致伸缩效应

2.2磁致伸缩效应的产生机理

2.3磁致伸缩扭转效应

2.4 小结

3．磁致伸缩液位传感器的测量机理及机械结构设计

3.1 液位传感器的测量原理

3.2 磁致伸缩传感器探杆机械结构设计

3.3 小结

4．探杆电子探头设计

4.1 电子探头的硬件设计

4.2 单片机程序设计

4.3小结

5.测量数据处理及测量系统不确定性分析

5.1 系统测量数据处理

5.2影响系统误差的因数及不确定性分析

5.3系统时钟对测量精度的影响

5.4 小结

6．加油站管理系统设计

6.1加油站管理系统功能概述

6.2 中央处理器

6.3 485通讯模块

6.4 齐纳安全栅模块

6.5 RS232通讯模块

6.6 EEPROM

6.7 液晶显示界面

6.8 触摸屏

6.9时间模块

7、总结

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文

附录A液位计与准确度有关的计算方法

附录B 下位机硬件原理图

附录C 下位机、上位机硬件实物图

附录D 液位仪探杆和油品管理系统实物图