聯(lián)合站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)方案九(超聲波液位傳感器方面)

1、目錄1緒論 11.1油田聯(lián)合站 1油田聯(lián)合站的定義及組成1聯(lián)合站主要崗位及任務(wù) 1聯(lián)合站的工藝流程 21.2聯(lián)合站的安全問(wèn)題分析及對(duì)策2聯(lián)合站的危險(xiǎn)性分析 2安全管理方法和制度 23安全防范措施 2-442超聲波液位傳感器 72.1液位計(jì)的現(xiàn)狀 7接觸型液位儀表 7非接觸型液位計(jì) 82.2超聲波測(cè)距的基本原理 8超聲波傳感器 8超聲波的測(cè)距原理 102.3超聲波液位傳感器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)11硬件電路的總體設(shè)計(jì) 11液位信息采集電路 112.4硬件抗干擾設(shè)計(jì)及PCB 布線 13硬件抗干擾 133其他傳感器選型 153.1溫度傳感器 15溫度傳感器的原理 15溫度傳感器的分類(lèi) 15溫度傳感器的選型

2、153.2壓力傳感器 15壓力傳感器的原理 16壓力傳感器的選型 163.3液位傳感器 16液位傳感器的結(jié)構(gòu) 16液位傳感器的工作原理 16液位傳感器的選型 174結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 19附錄 201緒論1.1油田聯(lián)合站油田聯(lián)合站的定義及組成油田聯(lián)合站是原油生產(chǎn)過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)之一,是集原油脫水、原油穩(wěn)定、污水處理、高壓注水、油井摻水拌熱、原油儲(chǔ)運(yùn)等工藝于一體綜合生產(chǎn)廠點(diǎn),是”一級(jí)防火 ,甲級(jí)防爆 ”連續(xù)生產(chǎn)的要害單位。聯(lián)合站一般包括原油脫水轉(zhuǎn)油系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、卸油系統(tǒng)、天然氣凈化系統(tǒng)及其它配套設(shè)施。聯(lián)合站主要崗位及任務(wù)1,脫水崗 <沉降崗）脫水 <沉降）崗主要任務(wù)是將高含水原

3、油，通過(guò)熱化學(xué)脫水 <即游離水預(yù)處理），沉降脫水和電脫水處理，并將脫水后的凈化油轉(zhuǎn)輸?shù)捷斢蛵?，把含油污水轉(zhuǎn)輸?shù)轿鬯幚韻?，輸油崗輸油崗將脫水崗的凈化油輸送到緩沖罐 <或大罐），再經(jīng)輸油泵加壓，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量外輸后外輸?shù)接蛶?kù)或長(zhǎng)輸管道3，污水崗污水崗把一段，二段，電脫水器和站內(nèi)的其他污水收集起來(lái)進(jìn)行處理，達(dá)到回注水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，送往注水站進(jìn)行回注。4，注水崗注水崗把本站經(jīng)凈化處理和外來(lái)質(zhì)量合格的水，根據(jù)地址的需要經(jīng)注水泵加壓輸送到配水間，通過(guò)注水井注入到油層5，集氣崗集氣崗主要任務(wù)是將中轉(zhuǎn)站來(lái)氣，經(jīng)增壓機(jī)加壓，經(jīng)流量計(jì) <微機(jī)顯示）計(jì)量后輸送到供輸油站或氣處理廠。6，變電崗變電崗

4、把 35Kv,110Kv,220Kv 高壓電，經(jīng)變壓器及其他設(shè)備降壓，向聯(lián)合站 <庫(kù)）各用電設(shè)備配電。7，儀表崗儀表崗對(duì)本站各崗位使用的一，二次儀表，流量計(jì)進(jìn)行投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)的調(diào)試和正常生產(chǎn)時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，調(diào)試，標(biāo)定。8，化驗(yàn)崗化驗(yàn)崗一般設(shè)三個(gè)崗<1）原油化驗(yàn)崗負(fù)責(zé)本站進(jìn)站原油含水，外輸原油含水以及原油脫水過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)護(hù)化驗(yàn)和原油密度的測(cè)定。<2）污水化驗(yàn)崗負(fù)責(zé)本站進(jìn)站原油含水，外輸原油含水以及原油脫水過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)護(hù)化驗(yàn)和原油密度的測(cè)定。<3）鍋爐化驗(yàn)崗負(fù)責(zé)鍋爐用水水質(zhì)的化驗(yàn)。9，鍋爐鋼，維修崗等崗位。聯(lián)合站的工藝流程由各中轉(zhuǎn)站來(lái)的油井采出液進(jìn)游離水脫除器進(jìn)行油水分離 ,

5、 含水原油經(jīng)電脫水器進(jìn)一步脫水、穩(wěn)定后外輸 ,污水經(jīng)過(guò)污水處理站除油后外輸或回注。站內(nèi)壓力容器密布,油氣管道縱橫 ,易燃易爆。一旦聯(lián)合站發(fā)生重大事故,整個(gè)工作區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)將完全停止。開(kāi)采出的油氣混合物無(wú)法進(jìn)行初步處理和加工,經(jīng)過(guò)加工的也無(wú)法通過(guò)輸油管道送入煉油廠、石化廠再進(jìn)行加工。1.2聯(lián)合站的安全問(wèn)題分析及對(duì)策聯(lián)合站的危險(xiǎn)性分析 1,21，工作場(chǎng)所的危險(xiǎn)性( 1>原油集輸中的油氣分離。油氣分離一般采用多級(jí)分離工藝 , 運(yùn)行的關(guān)鍵是控制分離器的壓力和液面。控制分離器壓力的目的 , 一是為了保證分離質(zhì)量。 二是為了克服液體壓力和管道摩擦阻力。 三是為了安全?？刂埔好嬷饕菫榱朔乐乖瓦M(jìn)入天然

6、氣管道 , 或油氣進(jìn)入油管道。在油氣分離中最易發(fā)生的事故是分離器跑油。( 2>集輸中的原油加熱。在聯(lián)合站中 , 為了提高油溫 , 降低油粘度 , 需要將原油加熱。一般有兩種方法 : 一是直接加熱 , 即熱量通過(guò)火管 ( 或輻射管 > 和煙管 ( 或?qū)α鞴?> 直接傳給爐內(nèi) ( 或管內(nèi) > 的原油。 二是間接加熱 , 即以水或其他流體作為傳熱介質(zhì) , 間接地將熱量傳給爐內(nèi)的原油。完成對(duì)原油加熱任務(wù)的加熱爐是承受高溫的密閉設(shè)備 , 由于長(zhǎng)期在不同的壓力和溫度下工作 , 具有發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)性。( 3>原油儲(chǔ)存。原油一般由大罐儲(chǔ)存 , 由于工藝和管理的原因 , 目前

7、較多采用開(kāi)式流程 , 而由此產(chǎn)生的蒸發(fā)損耗 , 既增加了環(huán)境污染 , 又加大了原油的揮發(fā) , 而且由于操作不當(dāng)易引起冒頂和憋壓。( 4>原油外輸。原油外輸涉及的主要設(shè)施是輸油泵、容器、加熱爐和工藝管線等。一般輸油泵設(shè)置在泵房?jī)?nèi) , 所輸送的原油屬易燃、易爆、易揮發(fā)物質(zhì)。由于設(shè)備的原因 , 輸油泵端面密封裝置不能保證完全密封 , 加上泵房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) , 房?jī)?nèi)會(huì)有一定濃度的可燃蒸氣 , 有可能形成爆炸和火災(zāi)事故的隱患。輸油系統(tǒng)大多屬連續(xù)運(yùn)行的壓力系統(tǒng) , 操作不當(dāng)易引起憋壓、跑油、抽空等安全事故。( 5>污水處理。污水處理工藝雖大部分物料為污水 , 但還有一定量的油氣。污油罐頂油氣濃度

8、較大 , 若違章穿釘鞋、化纖衣服 , 罐頂阻火器失效 , 電筒及靜電引起放電打火等 , 將造成污油罐爆炸、著火 , 污油罐上層污油燃燒將熱傳導(dǎo)至水層 , 引起體積膨脹 , 帶油沖出罐頂發(fā)生噴濺 , 造成火勢(shì)蔓延。另外 , 回收水池上部為污油 , 油氣濃度大 , 若遇火源會(huì)發(fā)生火災(zāi)。2，介質(zhì)的危險(xiǎn)性聯(lián)合站的工作介質(zhì)主要是原油和天然氣,這兩種物質(zhì)均具有危險(xiǎn)性。( 1>原油閃點(diǎn)小于 28 e ,屬甲 B 類(lèi)易燃、易爆物。原油的易燃易爆性,極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。原油蒸氣和空氣混合到一定濃度時(shí),遇明火、高熱能引起火災(zāi)、爆炸。 原油 ,蒸發(fā)出的油蒸氣在低洼處積聚污染環(huán)境,對(duì)人體造成傷害。容易產(chǎn)生靜電

9、且導(dǎo)電性較差。容易受熱膨脹、沸溢。( 2>天然氣主要成分是以 C1 為主的烷烴混合物 , 屬甲 B 類(lèi)易燃?xì)怏w。其與空氣混合形成爆炸性混合物 , 遇明火極易燃燒爆炸。如果出現(xiàn)泄漏能無(wú)限制的擴(kuò)散 , 易與空氣形成爆炸性混合物 , 而且順風(fēng)飄動(dòng) , 形成著火爆炸和蔓延擴(kuò)散的重要條件 , 遇明火回燃。在天然氣中含有一定量的硫化氫和有機(jī)硫化物等 , 長(zhǎng)時(shí)間工作在含有天然氣的作業(yè)場(chǎng)所 , 容易對(duì)員工的健康造成一定影響 , 對(duì)環(huán)境造成污染。 2安全管理方法和制度1，建立安全設(shè)施檔案安全設(shè)施檔案是正確使用、操作、管理的主要依據(jù)。設(shè)施檔案應(yīng)該包括安全設(shè)施的所有詳細(xì)資料以及安全設(shè)施的技術(shù)資料、適用范圍、設(shè)

10、施使用情況記錄、設(shè)施檢驗(yàn)和修理更換記錄等。2，建立安全管理組織要建立由站領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)干部和有關(guān)人員參加的安全領(lǐng)導(dǎo)小組,領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展安全工作, 確保安全生產(chǎn)。根據(jù)聯(lián)合站規(guī)模的大小和消防設(shè)施的設(shè)置情況 , 建立義務(wù)消防隊(duì), 定期進(jìn)行演練 , 能夠在日常管理和突發(fā)事件中發(fā)揮作用。3，規(guī)范安全設(shè)施管理與操作崗位責(zé)任制聯(lián)合站應(yīng)根據(jù)本單位的實(shí)際情況 , 設(shè)專(zhuān)、兼職安全員 , 負(fù)責(zé)安全技術(shù)管理工作。安全員應(yīng)熟悉安全設(shè)施、有關(guān)安全法規(guī)和技術(shù)規(guī)定的內(nèi)容 , 掌握所管設(shè)施的技術(shù)狀況及其使用條件 , 能對(duì)設(shè)施進(jìn)行一般性的技術(shù)檢驗(yàn) , 了解容器安全泄壓裝置和其他安全附件的技術(shù)性能。安全員的職責(zé)就是對(duì)聯(lián)合站的安全負(fù)責(zé) , 監(jiān)

11、督檢查安全設(shè)施的運(yùn)行、維護(hù)工作 , 負(fù)責(zé)建立安全設(shè)施檔案及技術(shù)資料的管理和統(tǒng)計(jì)上報(bào)工作 , 對(duì)員工進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)和考核等。加強(qiáng)崗位人員的技能培訓(xùn) , 嚴(yán)格操作崗位責(zé)任制度 , 減少由于操作失誤造成的各類(lèi)安全事故。4，對(duì)安全設(shè)施和器材實(shí)行定期檢驗(yàn)對(duì)安全設(shè)施、消防器材等進(jìn)行定期、專(zhuān)門(mén)的防火安全檢查 , 可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行整改 , 保證裝置平穩(wěn)、安全、正常運(yùn)行。5，建立健全安全用火制度應(yīng)包括安全責(zé)任制度、用火審批制度、防火防爆制度、安全檢查制度和其他安全制度。 2-4安全防范措施1，防火防爆( 1> 控制可燃物。聯(lián)合站火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生主要是由于著火源和點(diǎn)火源同時(shí)存在,控制原則首

12、先要消除著火源 , 避免油氣泄漏。油氣等可燃物主要因開(kāi)式流程自然釋放和腐蝕、超壓破裂、人為破壞及自然災(zāi)害等原因造成泄漏。防止可燃物溢散所采取的安全防范措施有 :采用密閉工藝。油氣生產(chǎn)系統(tǒng)采用密閉集輸工藝,可防止可燃介質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中擴(kuò)散。 在容器、機(jī)泵、閥門(mén)及法蘭等處,以及甲類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性的作業(yè)場(chǎng)所一定要做好密封工作?？扇嘉锩荛]回收。將經(jīng)三相分離器、油氣分離器、除油器等設(shè)施處理后的天然氣凝液和天然氣密閉回收。滿足設(shè)計(jì)壓力。站內(nèi)油氣設(shè)備、管道等選擇能滿足強(qiáng)度要求的材質(zhì) ,管道設(shè)計(jì)壓力大于最大工作壓力,油氣設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力高于最高工作壓力 0. 1 0. 2MPa 。安全泄壓和放空。對(duì)存在超壓物理爆炸的

13、設(shè)備、裝置設(shè)置必要的安全泄放設(shè)施 ,如事故罐、沉降罐等常壓儲(chǔ)罐均設(shè)置呼吸閥、阻火器和液壓安全閥等安全附件 ,以確保設(shè)備壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)條件。防腐蝕泄漏。依據(jù)原油、天然氣、水等介質(zhì)的腐蝕性 , 以及水文地質(zhì)和氣象資料 , 對(duì)站內(nèi)容器、設(shè)備及管道進(jìn)行內(nèi)防腐、外防腐及保溫設(shè)計(jì)。電源可靠 , 保證連續(xù)生產(chǎn)。采用雙電源供電方式 , 保證供電系統(tǒng)的安全可靠性 , 避免因供電造成的事故。建 ( 構(gòu)> 筑物達(dá)到抗震等級(jí) , 降低災(zāi)害損失。聯(lián)合站的建 ( 構(gòu)> 筑物主要包括控制室、配電室、一二段操作間、閥組間、泵房、加藥間、化藥間、庫(kù)房和罐前閥室 , 以及各類(lèi)設(shè)備、裝置的基礎(chǔ)等 , 按6b抗震設(shè)防 ,

14、 耐火等級(jí)均按二級(jí)設(shè)計(jì)。設(shè)置生產(chǎn)監(jiān)控檢測(cè)報(bào)警設(shè)施 , 預(yù)防系統(tǒng)出現(xiàn)超壓、超溫及可燃物外溢等超設(shè)計(jì)范圍的情況發(fā)生。( 2> 隔絕助燃物。助燃物形成的原因是空氣 ( 氧氣 > 介質(zhì)的存在。隔絕助燃物的措施主要是采用密閉流程 , 設(shè)置污油回收系統(tǒng)、天然氣回收系統(tǒng)等。 在無(wú)法徹底隔絕空氣的情況下 , 通過(guò)設(shè)置通風(fēng)設(shè)施 , 來(lái)降低空間內(nèi)可燃物的濃度 , 避免形成爆炸性混合物。在來(lái)油閥組、一二段操作間、外輸泵房及流量計(jì)間等有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域和加藥間等有害氣體存在的廠房按規(guī)范要求設(shè)置通風(fēng)設(shè)施。鍋爐房設(shè)置事故通風(fēng)口 ,并將可燃?xì)怏w報(bào)警裝置和通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連鎖。( 3>消除點(diǎn)火源。點(diǎn)火源形成的原因

15、主要是有明火、電氣火花、靜電、雷電、撞擊火花、摩擦火花等的存在。因此,必須采取措施預(yù)防或消除電氣火花、靜電、雷電及高熱能等點(diǎn)火源的產(chǎn)生。防雷防靜電。消除雷電、靜電的措施:泵房等防爆場(chǎng)所采用沿屋頂面設(shè)置避雷帶或避雷網(wǎng)的防雷措施 , 避雷網(wǎng) ( 帶> 沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè) , 組成不大于 10 m 10 m或12 m 8m 的網(wǎng)格 , 接地引下線間距不大于 18m。工藝裝置區(qū)內(nèi)露天布置的工藝設(shè)備、容器等壁厚均應(yīng)大于 4 mm, 其防直擊雷措施采用直接接地方式 , 接地點(diǎn)不少于兩處 , 按罐周長(zhǎng)接地點(diǎn)間距不大于 30 m。 石油天然氣管線始端、末端、分支處及直線段設(shè)防靜

16、電、防感應(yīng)雷接地。電氣防爆。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備全部采用防爆電氣設(shè)備:來(lái)油閥組間、一二段操作間等防爆廠房電纜采用銅芯電纜。配電室、儀表值班室等非防爆場(chǎng)所采用電纜溝敷設(shè)。爆炸危險(xiǎn)廠房?jī)?nèi)采用電纜橋架敷設(shè)及局部穿鋼管保護(hù)埋地敷設(shè),避免形成電氣火花。防撞擊火花產(chǎn)生。為崗位配備防爆工具,甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠房的地面采用不發(fā)生火花的地面。( 4>阻止火勢(shì)蔓延。為將聯(lián)合站內(nèi)萬(wàn)一發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的影響降到最低還需采取下列措施 : 必要的防火間距。聯(lián)合站的區(qū)域布置首先考慮與周?chē)用駞^(qū)、相鄰企業(yè)、設(shè)備管線的安全距離。其次 ,考慮總平面布局的綜合地形、風(fēng)向等因素,統(tǒng)籌安排站內(nèi)設(shè)施與設(shè)施間、設(shè)施與建構(gòu)筑物間的防火間

17、距 , 確保站內(nèi)甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠房和生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐、明火設(shè)備及輔助生產(chǎn)設(shè)施間的防火間距滿足規(guī)范要求。聯(lián)合站內(nèi)所有值班室和配電室均設(shè)置固定火災(zāi)報(bào)警電話。使用移動(dòng)滅火器具撲滅初期火災(zāi)。聯(lián)合站外輸房、來(lái)油閥組間、一二段操作間、加藥間、化驗(yàn)室、配電室、鍋爐房及罐區(qū)按規(guī)范要求設(shè)置滅火器材 , 便于撲滅初期零星火災(zāi)。利用消防設(shè)施 , 控制災(zāi)害損失。按照規(guī)范要求 , 在聯(lián)合站設(shè)置消防給水 , 供水壓力、消防用水量滿足規(guī)范要求。 事故油罐、含油污水沉降罐設(shè)固定或半固定泡沫滅火系統(tǒng)。 站內(nèi)設(shè)消防道路 , 罐區(qū)設(shè)環(huán)形消防通道 , 利于火災(zāi)撲救。 聯(lián)合站沒(méi)有固定消防設(shè)施時(shí) , 依托鄰近消防站, 消防站能在 30 mi

18、n 內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。設(shè)置配套設(shè)施降低事故影響 : 儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)有防火堤, 一旦發(fā)生原油泄漏 , 可避免原油四處漫流 , 防火堤的有效容積應(yīng)滿足規(guī)范要求。鍋爐房值班室與鍋爐間分開(kāi)設(shè)置 , 燃?xì)饪偪刂崎y與鍋爐間分開(kāi)設(shè)置 , 便于事故發(fā)生時(shí)及時(shí)切斷氣源 , 阻止火勢(shì)蔓延。 甲、乙類(lèi)廠房泄壓面積與體積比不應(yīng)小于0. 05 。 設(shè)置安全疏散通道減少人員傷亡。2，防油品蒸發(fā)和泄漏油品泄漏事故大多數(shù)是人為因素造成的,其中包括管理不善、操作失誤、維修不及時(shí)等 ,但也有一些是由于自然災(zāi)害或其他事故引發(fā)的。蒸發(fā)則是由于生產(chǎn)裝置及系統(tǒng)不密閉造成的。泄漏 ,可通過(guò)加強(qiáng)思想教育及技術(shù)培訓(xùn)、改善管理工作、健全崗位責(zé)任制、勤檢查勤

19、維修、增設(shè)安全報(bào)警裝置及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化等措施來(lái)預(yù)防。蒸發(fā),則只能通過(guò)設(shè)備及整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的密閉化來(lái)解決。3，防中毒與腐蝕原油蒸氣和天然氣具有一定的毒性 , 吸入后能引起急性或慢性中毒 。 排放后會(huì)給周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成危害。主要的防中毒措施有 :( 1> 嚴(yán)格控制排放量 ( 包括防止泄露> , 對(duì)于生產(chǎn)流程及主要設(shè)備進(jìn)行密封 , 對(duì)含油污水進(jìn)行處理等。 ( 2> 及時(shí)排除聚集于工作場(chǎng)所的油氣 , 主要是采取通風(fēng)措施。因油氣比空氣重 , 常積存于地面上及低洼處 , 故通風(fēng)設(shè)備應(yīng)設(shè)置于低處。 ( 3> 對(duì)工作人員加強(qiáng)防毒知識(shí)教育 , 健全勞保制度 , 強(qiáng)調(diào)使用防毒用具等。 ( 4

20、> 定期對(duì)從事有毒有害作業(yè)人員進(jìn)行體檢 , 防止和減少職業(yè)病發(fā)生。2超聲波液位傳感器Ultrasonic Level Sensor2.1液位計(jì)的現(xiàn)狀接觸型液位儀表液位法是通過(guò)測(cè)量罐內(nèi)液位高度 , 結(jié)合油罐容積表 , 求得儲(chǔ)油體積 , 再通過(guò)測(cè)量油品溫度和密度 , 換算出儲(chǔ)油質(zhì)量。按測(cè)量方式分接觸式和非接觸式。接觸式液位計(jì)測(cè)量部件直接接觸被測(cè)介質(zhì),主要有人工檢尺法、浮子測(cè)量裝置、伺服式液位計(jì)、電容式液位計(jì)以及磁致伸縮式液位計(jì)。鋼帶浮子液位計(jì) , 采用浮子、鋼帶等部件來(lái)檢測(cè)液位。伺服式液位計(jì) , 采用低壓伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)浮子連續(xù)探測(cè)液位 , 是對(duì)鋼帶浮子液位計(jì)的改進(jìn) , 能有效消除因鋼帶摩擦引

21、起的測(cè)量誤差 , 提高了靈敏度和重復(fù)性。電容式液位計(jì) , 是將一測(cè)量探頭插在罐內(nèi) , 與罐壁形成一個(gè)電容 , 利用液位變化引起電容量的變化來(lái)測(cè)量液位。1， 人工檢尺法：利用浸入式刻度鋼尺測(cè)量液位，取樣測(cè)量液體溫度和密度，通過(guò)計(jì)算得到液體的體積和重量，這是迄今為止依然在全世界范圍內(nèi)廣泛使用的液位測(cè)量方法，也可以把它用作現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)其他測(cè)量?jī)x表的參考手段。該方法分為實(shí)高測(cè)量和空高測(cè)量?jī)煞N。人工檢尺法一般精度為± 2mm，通常至少測(cè)量?jī)纱?，兩次結(jié)果相差不得超過(guò)± lmm。人工檢尺法具有測(cè)量簡(jiǎn)單、直觀、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但需要檢測(cè)人員動(dòng)手測(cè)量，不適合惡劣環(huán)境下的操作。另外，需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)

22、間，難以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)測(cè)量，即實(shí)時(shí)性較差且需手工處理數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)管理。2， 浮子測(cè)量裝置：浮子式測(cè)量裝置采用大而重的浮子作為液位測(cè)量元件，驅(qū)動(dòng)編碼盤(pán)或編碼帶等顯示裝置，或連接電子變送器以便遠(yuǎn)距離傳輸測(cè)量信號(hào)。由于機(jī)械裝置的使用，這類(lèi)裝置的測(cè)量誤差一般約為± (4 10>mm，誤差較大。浮子式液位測(cè)量裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但是浮子隨著液面的波動(dòng)而波動(dòng)，從而造成讀數(shù)誤差。該裝置傳動(dòng)部件較多，容易造成系統(tǒng)的機(jī)械磨損，因而增加了系統(tǒng)維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)。浮子測(cè)量裝置的適用范圍為非腐蝕性液體的測(cè)量。3，伺服式液位計(jì)：伺服式液位計(jì)與浮子式液位測(cè)量裝置相比，提高了測(cè)量精度和可靠性。

23、它采用波動(dòng)積分電路，消除了抖動(dòng)，延長(zhǎng)了使用壽命?，F(xiàn)代伺服式液位計(jì)的測(cè)量精度已達(dá)到40m 范圍內(nèi)小于± 1mm。但是，由于伺服式液位計(jì)仍屬于機(jī)械測(cè)量裝置，存在機(jī)械磨損，影響了測(cè)量的精度，因此需要定期維修和重新定標(biāo)且安裝困難。4， 電容式液位計(jì)：電容式液位計(jì)的核心是電容液位傳感器。該傳感器一般由標(biāo)準(zhǔn)電容、測(cè)量電容和比較電容等組成。其中，比較電容用來(lái)測(cè)量液體的介電常數(shù)，測(cè)量電容用來(lái)檢測(cè)液位的變化，由液體的介電常數(shù)和測(cè)量電容的容量計(jì)算出液位。電容式液位計(jì)的價(jià)格較低、安裝容易且可以應(yīng)用于高溫、高壓的測(cè)量場(chǎng)合。5， 磁致伸縮式液位計(jì)：磁致伸縮式液位計(jì)采用磁致伸縮技術(shù)來(lái)測(cè)盤(pán)大罐的油水界面和油氣界面

24、。通常情況下，磁致伸縮液位計(jì)安裝有兩個(gè)浮子，其中一個(gè)浮子的密度小于油品的密度，另一個(gè)浮子的密度大于油品的密度而小于水的密度，它們分別用來(lái)檢測(cè)油氣界面和油水界面。磁致伸縮液位計(jì)安裝容易，不需要定期維修和重新定標(biāo)，工作壽命較長(zhǎng)。其測(cè)量精度較高，測(cè)量的重復(fù)精度也較高，是比較理想的接觸型液位計(jì)。但是磁致伸縮液位計(jì)與被測(cè)液體接觸，儀器容易受到腐蝕，且液體的密度變化會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。此外，浮子裝置沿著波導(dǎo)管的護(hù)導(dǎo)管上下移動(dòng)，容易被卡死，從而影響液位的正確測(cè)量。非接觸型液位計(jì)非接觸式液位計(jì)是利用聲、光、射線檢測(cè)液位高度。如雷達(dá)液位測(cè)量?jī)x表, 利用發(fā)射波和回波的頻率差與雷達(dá)天線和液面之間的距離成正比的原理來(lái)測(cè)量

25、液位, 其手提式遙測(cè)讀數(shù)計(jì)可在罐區(qū)任何地方顯示液位、溫度和報(bào)警。超聲波液位計(jì) , 利用聲波從發(fā)射到接收回波的時(shí)間間隔與液位高度成正比的原理來(lái)測(cè)量液位。非接觸式液位計(jì)在罐內(nèi)無(wú)檢測(cè)部件 , 檢測(cè)液位不受被測(cè)介質(zhì)影響 , 也不影響被測(cè)介質(zhì) , 適應(yīng)范圍廣泛 , 能滿足特殊場(chǎng)合 ( 如高粘度、腐蝕性強(qiáng)、污染性強(qiáng)、易結(jié)晶的介質(zhì) >使用需要。非接觸型液位測(cè)量?jī)x表主要包括超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、射線液位計(jì)以及激光液位計(jì)等。1，超聲波液位計(jì)：超聲波液位計(jì)是非接觸式液位計(jì)中發(fā)展最快的一種。超聲波在同一種介質(zhì)中傳播速度相對(duì)恒定，遇到被測(cè)物體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，基于此原理研制出超聲波液位計(jì)。目前，智能化的超聲

26、波液位計(jì)能夠?qū)邮招盘?hào)做精確的處理和分析：可以將各種干擾信號(hào)過(guò)濾出來(lái)；識(shí)別多重回波；分析信號(hào)強(qiáng)度和環(huán)境溫度等有關(guān)信息，這樣即便在有外界干擾的情況下也能夠進(jìn)行精確的測(cè)量。超聲波液位計(jì)不僅能定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)量，而且能方便地提供遙測(cè)和遙控所需的信號(hào)。同時(shí)，超聲波液位計(jì)不存在可動(dòng)部件，所以在安裝和維護(hù)上比較方便。超聲波測(cè)位技術(shù)適用于氣體、液體或固體等多種測(cè)量介質(zhì)，因而具有較大的適應(yīng)性且價(jià)格較為便宜。2，雷達(dá)液位計(jì)：雷達(dá)液位計(jì)發(fā)明于 20 世紀(jì) 60 年代，通常采用調(diào)頻雷達(dá)原理，利用同步調(diào)頻脈沖技術(shù)，將微波發(fā)射器和接收器安裝在液面以上，向液面發(fā)射頻率調(diào)制的微波信號(hào)。當(dāng)接收到回波信號(hào)時(shí)，由于來(lái)回傳播時(shí)間的延遲

27、，發(fā)射頻率發(fā)生了改變，將兩種信號(hào)混合處理，所得信號(hào)的差頻正比于發(fā)射器到液面之間的距離，雷達(dá)液位測(cè)量特別適用于高粘度或高污染的產(chǎn)品。雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量精度較高，而且無(wú)需定期維修和重新定標(biāo)，但是安裝比較復(fù)雜且價(jià)格不菲。3，射線液位計(jì)：核輻射放出的射線 <如 射線等）具有較強(qiáng)的穿透能力，且穿過(guò)不同厚度的介質(zhì)有不同的衰減特性，核輻射式液位計(jì)正是利用這一原理來(lái)測(cè)量液位的。核輻射式液位計(jì)的核輻射源用點(diǎn)式或狹長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)安裝在液面以上，狡長(zhǎng)型核輻射源檢測(cè)元件也安裝在液面以上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液位動(dòng)態(tài)變化的檢測(cè)。除利用核輻射射線來(lái)測(cè)量之外，還可采用中子射線來(lái)測(cè)量液位。射線液位計(jì)安裝非常方便，測(cè)量精度較高，因?yàn)樗鼪](méi)有任

28、何部件與被測(cè)物體直接接觸，特別適用于傳統(tǒng)測(cè)量液位儀表不能解決的測(cè)量問(wèn)題。4，其測(cè)量原理類(lèi)似于超聲波液位計(jì)，只是采用光波代替了超聲波。發(fā)射傳感器發(fā)射出激光，照射到被測(cè)液面，在液面處發(fā)生反射，接收傳感器接收反射光，將從發(fā)射至接收的時(shí)間換算成液位距離。激光的光束很窄，在液位測(cè)量中通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成約 20mm 寬的光束，這樣即使被測(cè)物面很粗糙，漫反射光也能被傳感器接收。激光液位計(jì)非常適用于開(kāi)口很狹窄的容器以及高溫、高粘度的測(cè)量對(duì)象。而缺點(diǎn)是對(duì)液面的波動(dòng)很敏感，油汽、水氣等微粒對(duì)測(cè)量不利，且光學(xué)鏡頭必須定期保持清潔。2.2超聲波測(cè)距的基本原理超聲波傳感器以超聲波為檢測(cè)手段，包括有發(fā)射超聲波和接收超聲波

29、，并將接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電量輸出的裝置稱為超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探5頭。本系統(tǒng)采用壓電式超聲波傳感器。1，壓電式超聲波傳感器壓電式超聲波傳感器主要由超聲波發(fā)射器 ( 或稱發(fā)射探頭 >和超聲波接收器 ( 或稱接收探頭 >兩部分組成。壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，將兩個(gè)壓電元件粘合在一起，稱為雙壓電晶片 ( 由一個(gè)壓電元件構(gòu)成的稱單壓電晶片 >，這里介紹的超聲波發(fā)生器有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲

30、波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。在實(shí)際應(yīng)用中，壓電式超聲波傳感器的發(fā)射器和接收器合成為一體。由一個(gè)壓電元件作為“發(fā)射”和“接收”兼用，其工作原理為：將脈沖交流電壓加在壓電元件上，使其向被測(cè)介質(zhì)發(fā)射超聲波，同時(shí)又利用它接收從該介質(zhì)中反射回來(lái)的超聲波，并將反射波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。因此，壓電式超聲波傳感器實(shí)質(zhì)上是一種壓電6式傳感器。圖超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2，超聲波傳感器分類(lèi)<1）通用型：超聲波傳感器頻帶寬一般可達(dá)數(shù)千赫，并有對(duì)頻率的選擇性。通用型超聲波傳感器頻帶窄，但靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)。在多通道

31、，且通道間頻率較近的應(yīng)用中最好采用窄頻帶型的超聲波傳感器。通用型超聲波傳感器一般分別各有接收傳感器和發(fā)送傳感器。因最大接收靈敏度和最大發(fā)送靈敏度的頻率分別為 fT 和 fa ，若用一個(gè)傳感器必然犧牲其一。(2）寬頻帶型：寬頻帶超聲波傳感器能在工作頻率內(nèi)有兩個(gè)共振點(diǎn)，因而加寬了頻帶。該傳感器兼作發(fā)送和接收傳感器。<3）封閉型：適用于室外環(huán)境的封閉型超聲波傳感器有較好的耐風(fēng)雨性能，可用于汽車(chē)后面的檢測(cè)裝置上。<4）高頻型：這種超聲波傳感器的中心頻率高達(dá) 200kHz ，既可作接收也可作發(fā)送用，而且方向性相當(dāng)強(qiáng)，可進(jìn)行高分辨率的測(cè)量。由于超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料

32、是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時(shí)有相當(dāng)?shù)乃p，衰減程度與頻率的高低成正比，而頻率高則分辨率也高，故在短距離 ( 小于 lm> 測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇頻率高 (100KHz 以上 >的傳感器，而長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)要選擇低頻率的傳感器。本系統(tǒng)采用的是 40KHz 的傳感器。超聲波的測(cè)距原理在超聲波測(cè)距電路中，發(fā)射端得到輸出一系列脈沖方波信號(hào)，脈沖寬度為發(fā)射超聲波的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。超聲測(cè)距大致有以下兩種方法：1，取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 ( 其幅值基本固定 > 與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離。2，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，

33、在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即被反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)，原理如圖 2.2.2所示。超聲波在空氣中的傳播速度為C，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t ，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離L ，即：L=Ct 2(2-1>這就是所謂的時(shí)間渡越法7。圖超聲波測(cè)距原理圖測(cè)量誤差滿足公式 <2-2 ）：式中： L - 距離誤差； C - 聲速誤差； t - 時(shí)間誤差由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變。如果測(cè)量精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。本文就采用此種方法提高測(cè)量精度。聲速與溫度關(guān)系如表 2.1 所示：

34、在空氣中，常溫下超聲波的傳播速度是340 M 秒，但其傳播速度C 易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響，其中受溫度的影響較大，如溫度每升高 1，聲速增加約 0.607 M/ 秒。因此在測(cè)距精度要求很高的情況下，應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)傳播速度加以校正。已知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度 T 時(shí)，超聲波傳播速度 C 的計(jì)算可近似如公式 (2-3> 所示：C=331.5+0.607T <2-3）2.3 超聲波液位傳感器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)硬件電路的總體設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本系統(tǒng)主要采用ATMEGA128單片機(jī)為主要控制芯片，配合各種外圍電路芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。圖超聲波液位傳感器

35、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)液位信息采集電路液位信息采集電路主要由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和溫度測(cè)量電路組成。1，超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路主要由單片機(jī)、脈沖升壓電路和超聲波發(fā)射探頭組成。超聲波發(fā)射電路如圖） 所示。超聲波發(fā)射探頭采用T40-16 ，其中心頻率為40kHz 。圖）超聲波發(fā)射電路（1） 超聲波探頭超聲波探頭是發(fā)射和接收超聲波的儀器。本系統(tǒng)超聲波發(fā)射探頭采用T40-16，超聲波接收探頭采用R40-16 ，外形如圖）所示，參數(shù)如表2.2 所示。圖）超聲波探頭表 2.2 超聲波探頭參數(shù)2，超聲波接收電路超聲波接收電路是用來(lái)將探測(cè)到的回波的聲能轉(zhuǎn)換為電信號(hào) , 實(shí)現(xiàn)超聲波回波的接收。超聲波接收

36、電路如圖）所示。圖）超聲波接收電路（1） LM358 運(yùn)算放大器圖）LM358運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)圖特性 : · 內(nèi)部頻率補(bǔ)償；· 直流電壓增益高 ( 約 100dB>；· 單位增益頻帶寬 ( 約 1MHz>；· 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3 30V>；雙電源 ( ±1.5 ± 15V>；· 低功耗電流，適合于電池供電；· 低輸入偏流；· 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；· 共模輸入電壓范圍寬，包括接地；· 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；· 輸出電壓擺幅大

37、 (0 1.5V>。3，溫度測(cè)量電路采用 DS18B20 溫度傳感器芯片檢測(cè)環(huán)境溫度表 2.3 DSl8B20 溫度 / 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表表 2.4 DSl8B20 分辨率設(shè)置值2.4 硬件抗干擾設(shè)計(jì)及PCB 布線硬件抗干擾超聲波液位傳感器系統(tǒng)是一個(gè)集弱電、數(shù)電、模電為一體的復(fù)雜電路，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的工作，主要從以下幾方面考慮。8 ，101，抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt ，di/dt 。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt 則是在干擾源回路串聯(lián)電感

38、或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源采用如下措施：(1> 在總電源接入處接一個(gè)二極管和并聯(lián)電容。(2> 電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè) 0.01uF 0.1uF 高頻電容，以減小 IC 對(duì)電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端，并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。 (3> 布線時(shí)避免 90 度折線，減少高頻噪聲發(fā)射，本文一般是 45 度折線。2，切斷干擾傳播路徑按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類(lèi)。切斷干擾源采用了如下措施： (1> 將數(shù)字電路部分與模擬電路部分完全分開(kāi)，電源接入處與地線接出處一點(diǎn)相接地。 (2> 為

39、防止超聲波接收器與發(fā)射器輻射干擾，將其相隔 8cm 的距離平行放置，因超聲波的波束很小，如此相隔后，輻射傳播路徑可以切斷。 (3> 注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái)，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問(wèn)題。 (4> 用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后再匯合于電源地。3 其他傳感器選型3.1溫度傳感器溫度傳感器的原理溫度傳感器是通過(guò)測(cè)量物體的某些參數(shù)隨著溫度的變化而間接測(cè)量溫度的。一個(gè)好的溫度傳感器要有應(yīng)具備很多條件，比如溫度范圍寬、精度高、響應(yīng)快、可靠性好、價(jià)格低等。溫度傳感器有接觸型和非接觸型兩類(lèi)，接觸型溫度傳感器價(jià)格低、響

40、應(yīng)速度慢、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，非接觸型溫度傳感器響應(yīng)速度快，還可以應(yīng)該用測(cè)量高溫、有腐蝕性的場(chǎng)合。溫度傳感器的分類(lèi)溫度傳感器按原理分為膨脹式溫度計(jì)、電阻式溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、集成溫度傳感器。溫度傳感器的選型傳感器熱電偶 溫濕度傳感器電容式溫度傳感器型號(hào)： HG04- AZ3531-AZ3541AZ3531/AZ3541溫濕度傳感器詳細(xì)說(shuō)明輸出 :4-20mA (3531>輸出 :0-5V (3541>溫度及濕度傳輸使用 Roteonic 電容式濕度傳感器可接延長(zhǎng)電纜作遠(yuǎn)端傳輸, 避免干擾操作環(huán)境 : 溫度 :0-60 度, 濕度 5-95%溫度 :0- 85·測(cè)量范

41、圍濕度 :0%-100%溫度:±1準(zhǔn)確度濕度: ±3%解讀度溫度 :1 , 濕度 :0.1%輸出輸出 :4-20mA (3531> 輸出 :0-5V (3541>尺寸103*73*31mm操作環(huán)境0-60 度, 濕度 5-95%選件延長(zhǎng)電纜配件電池,說(shuō)明書(shū), 測(cè)棒3.2壓力傳感器壓力傳感器的原理壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器，通常把壓力測(cè)量?jī)x表中的電測(cè)式儀表。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件 <或應(yīng)變計(jì)）組成。彈性敏感元件的作用是使被測(cè)壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。有

42、時(shí)把這兩種元件的功能集于一體。壓力傳感器廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。壓力傳感器的選型GS3351-P 系列壓力變送器采用了 HT系列硅壓阻式隔離膜充油芯體壓力傳感器和儀表專(zhuān)用集成放大電路組成 , 具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、可靠性高等特點(diǎn)。廣泛用于石油、化工、鋼鐵、電力、食品，造紙、紡織、醫(yī)藥、輕工、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)各種氣體、液體介質(zhì)的壓力、液位等物理量的測(cè)量、并與運(yùn)算器、報(bào)警器、調(diào)節(jié)器等配套使用，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。技術(shù)參數(shù)：1、被測(cè)介質(zhì)：氣體、液體、蒸汽2、測(cè)量范圍

43、：GS600G： 0-250Pa40MPaGS600A： 0-250Pa10MPa3、精度等級(jí)： 0.2 、 0.5 級(jí)4、輸出信號(hào)： 4-20mA<二線制）5、允許溫度：使用環(huán)境溫度： - 20 +80測(cè)量介質(zhì)溫度： -40-+125儲(chǔ)存溫度： - 40+856、工作電壓： 1236VDC，一般使用 24VDC7、防爆等級(jí)：EXibBT48、電氣連接： M 20*1.5 內(nèi)螺紋或 NPT?9、允許過(guò)載壓力：額定量程的兩倍10、重量： 1 .2kg( 標(biāo)準(zhǔn)型 >3.3液位傳感器液位傳感器的結(jié)構(gòu)液位傳感器，它包括浮子(1> 、磁鐵 (2> 、支架 (3> 、線性輸出

44、的霍爾元件傳感器(4> 、放大電路，霍爾元件傳感器 (4> 設(shè)置在支架 (3> 的上部，磁鐵 (2> 設(shè)置在霍爾元件傳感器 (4> 的下方，磁鐵 (2> 與浮子 (1> 連接；霍爾元件傳感器 (4> 的輸出端通過(guò)放大電路與顯示儀表的輸入端連接。霍爾元件傳感器為線性輸出的霍爾元件傳感器，因此，該液位傳感器輸出變化的線性度好，測(cè)量精度和分辨率高。液位傳感器的工作原理用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： = .g.H + Po 式中：P ：變送器迎液面所受壓力 ：被測(cè)液體密度g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣萈o ：

45、液面上大氣壓H ：變送器投入液體的深度同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測(cè)得壓力為： .g.H ，顯然 , 通過(guò)測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。液位傳感器的選型EF8HD-2000系列超聲波液位計(jì)是一種先進(jìn)的非接觸式物位測(cè)量?jī)x器，用來(lái)取代原始的各種液位計(jì)，直接安裝在被測(cè)介質(zhì)的上方。產(chǎn)品特點(diǎn)： 非接觸式測(cè)量，環(huán)保、安全、方便， 內(nèi)置溫度補(bǔ)償，有效提高測(cè)量精度 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化顯示，并輸出多種信號(hào)<任選）：4 20mA,RS485/RS232,上下限 有掉電保護(hù)功能，突然掉電信息不會(huì)丟失 16

46、位D/A 轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的精度和分辨率主要技術(shù)參數(shù)：1.測(cè)量范圍： 2m, 3m, 4m, 5 m, 6m, 7m ， 8m, 10m,12m,15m, 20m2.頻率： 100KHZ-20KHZ3.分辨率： 1-2mm4.顯示：背光液晶顯示/ 高亮度 LED 數(shù)碼管顯示5.輸出信號(hào)： <1 ）4 20MA<2） RS232、RS485<3）上、下限兩點(diǎn)報(bào)警；觸點(diǎn)容量：220VAC/50mA6.盲區(qū)： 0.25 0.5m7. 計(jì)測(cè)角度： 12 15°8.設(shè)定鍵：現(xiàn)場(chǎng)三位防水輕觸鍵9.精度：常溫常壓下，基于標(biāo)準(zhǔn)平面±0.25 0.5%FS10.供電： 2

47、4VDC 80MA11.環(huán)境溫度： -30 6012.外殼：標(biāo)準(zhǔn)型為ABS 材質(zhì)，防腐型：尼絨、聚四氟乙稀13. 防護(hù)等級(jí)： IP66，本安型設(shè)計(jì)14. 重量： 350g；15.外形尺寸： 200<高） ×86<寬） ×135<深） m4 結(jié)論通過(guò)閱讀文獻(xiàn)、資料，了解國(guó)內(nèi)外超聲波液位傳感器的研究現(xiàn)狀，理解各種測(cè)量原理，理解聲波等相關(guān)知識(shí)。結(jié)合實(shí)際，研究了超聲波液位傳感器的測(cè)距原理。針對(duì)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了硬件電路，并畫(huà)出了其原理圖。傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段，也是采

48、用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、科學(xué)研究與生產(chǎn)技術(shù)的水平有著舉足輕重的作用。由于目前的技術(shù)水平有限，我們對(duì)于各種傳感器的利用并不完全，還有很大的發(fā)展空間。尤其是利用超聲波的測(cè)量原理來(lái)應(yīng)用于傳感器的技術(shù)還有待提高。借鑒一些先進(jìn)學(xué)者的理論知識(shí)來(lái)補(bǔ)充自己的后備力量，在不斷的摸索中進(jìn)一步探究超聲波液位傳感器的應(yīng)用及發(fā)展前景。展望未來(lái)，超聲波液位傳感器作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位、高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。在新的世紀(jì)里，面貌一新的傳感器將發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn) 1吳曉玲.聯(lián)合站火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析J.油氣田地面工程, 2007, 26( 2> :31. 2 周民,劉興祥 ,周金忠 .聯(lián)合站安全管理淺析及對(duì)