管道输送混油界面光学检测系统

摘要

成品油顺序输送的混油界面检测一直是管道检测中的突出问题，随着石油工业的不断发展，混油界面检测的方法也层出不穷，许多新技术、新方法和新型仪表已经应用到管道混油界面检测领域，特别是光学检测方法已经成为该领域的检测新方法之一。管道输送混油界面的光学检测方法具有测量灵敏度高、实现方便、安全环保等优点，解决了密度法对密度相近油品不易检测的问题，弥补了电容法不能对自身介电常数有差别的油品进行检测的缺陷，避免了荧光法、放射法带来的环境污染，是适应我国国情需要的新型检测手段。 本文设计了一种具有高精度的新型管道输送混油界面光学检测系统，通过测定反射光强来检测混油界面并输出波形，它的测量原理是通过光入射到分界面时产生的反射和折射光强与待测油品折射率成比例来对成品油界面进行检测。利用光源为系统提供稳定的输入光强；利用光电二极管及其外围电路使反射光强转换成便于分析处理的电信号；利用温控模块对系统环境温度进行控制，防止因温度过高使光源输出光强产生较大漂移；利用数据采集卡（DAQ）对光电转换后的检测信号进行采集和调理；利用LabVIEW软件为系统设计人机交互界面。 经过反复实验，选择出适合的传感器材料和结构，得到了理想的界面检测波形。该设计方案比较合理，能够达到成品油混油界面精确检测的目的，基本完成了预期的设计要求，测量结果较为满意。

目录

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第一章绪论

1.1成品油管道运输的发展与现状

1.1.1成品油管道运输的优势

1.1.2国内外成品油管道运输的现状

1.2混油界面测量技术

1.2.1成品油顺序输送概述

1.2.2混油

1.2.3各种混油界面测量技术介绍

1.3本文的工作及意义

第二章管道输送混油界面光学检测系统总体设计方案

2.1管道输送混油界面光学检测系统方案分析

2.2管道输送混油界面光学检测系统的基本原理

2.2.1概述

2.2.2检测原理的理论分析

2.3设计方法概述

2.3.1传感器结构设计

2.3.2硬件平台概要设计

2.3.3软件系统概要设计

2.4本章小结

第三章管道输送混油界面光学检测系统硬件设计

3.1管道输送混油界面光学检测系统总体设计

3.2光源模块介绍

3.2.1光源模块总体方案

3.2.2基准电压电路

3.2.3自动功率控制驱动电路

3.2.4保护电路

3.2.5光源模块误差估计

3.3温度控制模块设计

3.3.1温度传感器的选择

3.3.2集成温度传感器ADS90简介

3.3.3温度控制模块的总体设计

3.3.4温度控制电路

3.4光电检测模块设计

3.4.1光电检测器件的选择

3.4.2光电检测电路

3.4.3光电检测电路的误差分析

3.5数据采集与处理介绍

3.6本章小结

第四章管道输送混油界面光学检测系统软件设计

4.1系统软件的总体设计

4.2信号采集与处理

4.2.1双通道数据采集

4.2.2数据存取实现

4.3温度信号的采集与处理

4.3.1总体流程

4.3.2温度采集与控制部分的实现

4.4人机交互界面设计总结

4.5本章小结

第五章系统调试和误差分析

5.1系统调试

5.2实验方法

5.3误差来源分析

5.3.1传感器的测量误差

5.3.2线路的交叉干扰

5.3.3电路的系统误差

5.4测量结果及数据分析

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2前景展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢