透明容器内液位监测技术的研究

摘要

随着数字化信息时代的到来，智能化监测仪器的应用也越来越多。以往的人工液位监测方式将逐渐被智能化监测仪器所代替。这将大大提高工作人员的工作效率，减轻他们的工作压力。因此研究一种智能化的液位监测技术具有重大的意义，且开发一套智能化的液位监测系统具有很强的实用价值。
　　 本文分析了目前国内外液位监测技术的现状，在归纳、整理和比较了它们各自优缺点的基础上，设计了一种新型液位监测系统。此系统在传感器的设计方法上和硬件的设计结构上存在一定的创新性，有别于其他液位监测技术。传感器是基于光学原理而设计，利用液面在下降过程中凹液面对入射光(水平单色光)产生全反射现象，由此造成透射光的光强改变，进而引起光电接收器的输出电流的变化，以此来实现非接触式测量的。
　　 本论文基于现实需要进行了系统性分析，对透明容器内液位监测系统进行了整体设计。其主要包括传感器、信号调理电路、A/D转换电路、键盘操作电路、系统稳压电源以及程序烧写器等。采用Protues ISIS软件对电路进行仿真，并将其与KeilμVision3结合对程序进行仿真调试，在完成仿真实验后，通过Protel DXP软件绘制电路原理图和PCB板。
　　 在完成了系统硬件电路基础上，使用C语言进行系统软件的开发与设计。其主要工作包括AD7705的启动和对转换好的数据进行读取，对测量值进行实时显示，完成键盘的扫描和各个功能键的设定，对测量数据进行判别、存储以及完成报警程序的编写。
　　 在相同条件下对系统进行重复性实验，获得的五组实验数据，绘制其函数曲线图后得到五条曲线基本趋于重合，因此可以证明该系统具有较好的重复性。本系统具有体积小，成本低，工作可靠的特点，并能将其开发成物联网式进行一体多监控，在医疗、工业及民用等领域有广泛的应用前景，具备一定的商业价值。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及应用前景

1.2液位监测技术的研究现状

1.3本文的研究内容

第二章 传感器的结构及工作原理

2.1传感器的结构

2.2传感器工作原理

2.2.1光路分析

2.2.2工作原理

2.3传感器输出信号分析

2.4本章小结

第三章液位监测系统硬件电路设计

3.1系统整体电路设计思想

3.2信号调理电路设计

3.2.1信号调理电路设计

3.2.2模／数转换电路

3.3显示模块电路

3.4调节控制模块

3.4.1键盘输入模块

3.4.2报警电路

3.5系统电源及程序烧写器电路设计

3.5.1 电源电路设计

3.5.2程序烧写器模块电路设计

3.6 PCB设计

3.7系统组装

3.8本章小结

第四章系统软件设计及实现

4.1开发编译环境

4.2系统程序设计

4.2.1模／数(A／D)转换模块

4.2.2键盘模块

4.2.3 LED显示模块

4.2.4报警模块

4.2.5主程序设计

4.3本章小结

第五章系统测试及结果分析

5.1 电源输出特性检验

5.1.1 实验方案

5.1.2结果分析

5.2系统测试

5.2.1传感器信号测试

5.2.2键盘及显示电路测试

5.2.3 A／D转换部分测试

5.2.4报警电路测试

5.2.5系统整体测试

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文