基于電容式傳感器的油水界面探測(cè)器的研制

電容傳感器(1)在大氣中→(2)逐步浸入油品，越浸越深→(3)全部浸入油品中→(4)逐步浸入水中，越浸越深→(5)全部浸入水中。確定RL1/RL2及R1/R2適當(dāng)數(shù)值后，不難區(qū)別電容傳感器以上五個(gè)位置。位置(2)即氣油界面、位置(4)即油水界面，這是界面探測(cè)器測(cè)定重點(diǎn)，可以將位置(2)和位置(4)中的特定浸入線的A/D值存儲(chǔ)，用數(shù)字法比較電容傳感器浸入該液體是否超過特定浸入線，便可確定氣油界面或油水界面。

　
圖2 電容傳感器信號(hào)調(diào)理電路圖
　　
卷尺和顯示儀表
　　
卷尺既作為液面測(cè)量的刻度尺，又是向界面探測(cè)傳感器供電和數(shù)據(jù)通訊傳輸線。卷尺中的金屬刻度尺與數(shù)據(jù)傳輸線采用高強(qiáng)度絕緣材料相互間及與外界絕緣。
　　
油水界面探測(cè)器的顯示儀表不但用于顯示界面探測(cè)傳感器所處之處的界面、溫度信息，而且還可測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，其采用的點(diǎn)陣式LCD顯示屏不但顯示界面信息和溫度數(shù)據(jù)，而且測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)采用中文進(jìn)行必要的提示。使操作簡(jiǎn)明方便。顯示儀表還帶有斷電保持的Fiash存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)及必要的參數(shù)。為了進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，顯示儀表設(shè)置了一個(gè)按鍵，鍵功能及配合操作如下流程：
　　
把JP1短接到ON 后按第一按鍵，顯示屏顯示調(diào)試>，儀表進(jìn)入數(shù)據(jù)校準(zhǔn)狀態(tài)。
　　
按第二下按鍵,顯示器顯示氣油界面>后,應(yīng)把探測(cè)傳感器浸入油中,刻度線對(duì)準(zhǔn)氣油界面,穩(wěn)定步動(dòng)。
　　
探測(cè)傳感器開始測(cè)量處在氣油界面時(shí)傳感電容的A/D轉(zhuǎn)換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按第三下按鍵;顯示器顯示油水界面>時(shí),應(yīng)把探測(cè)傳感器浸入油水中,刻度線對(duì)準(zhǔn)油水界面, 穩(wěn)定步動(dòng)。
　　
一分鐘內(nèi)，顯示儀表已得到穩(wěn)定的氣油界面?zhèn)鞲须娙莸腁/D值(A/D1)，將值存儲(chǔ)進(jìn)Fiash存儲(chǔ)器，同時(shí)，探測(cè)傳感器開始測(cè)量處在油水界面時(shí)的傳感電容A/D轉(zhuǎn)換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按第四下按鍵; 顯示器顯示冰水混合物>時(shí),應(yīng)把探頭浸入冰水混合物中, 穩(wěn)定步動(dòng)。
　　
一分鐘內(nèi)，顯示儀表已得到穩(wěn)定的油水界面?zhèn)鞲须娙莸腁/D值(A/D2)，將值存儲(chǔ)進(jìn)Fiash存儲(chǔ)器，同時(shí)，探測(cè)傳感器開始測(cè)量處在0℃時(shí)溫度傳感器的A/D轉(zhuǎn)換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按第五下按鍵,回到測(cè)量狀態(tài)。
　　
一分鐘內(nèi)，顯示儀表已得到穩(wěn)定的在0℃時(shí)溫度傳感器的A/D轉(zhuǎn)換值(A/D3)，將值存儲(chǔ)進(jìn)Fiash存儲(chǔ)器。
　　
溫度傳感器采用與絕對(duì)溫度成比的傳感器AD590，其零點(diǎn)在-273.15℃，用0℃的A/D值作斜率校準(zhǔn)點(diǎn)。
　　
顯示儀表只用一個(gè)按鍵，配合LCD顯示屏界面信息顯示，解決了油水界面探測(cè)器的問題測(cè)量數(shù)據(jù)校準(zhǔn)問題，使用明了方便。
　　
之后在進(jìn)行氣油界面、油水界面的位置探測(cè)時(shí)，顯示儀表中的微處理器只需把探測(cè)傳感器傳送來的傳感電容A/D值與A/D1及A/D2相比較，就可探測(cè)出傳感器所到位置，在界面處讀取卷尺刻度，探測(cè)的氣油界面和油水界面。
　　
測(cè)量氣體溫度，油溫度和水溫度時(shí)，將溫度傳感器的A/D值應(yīng)用A/D3進(jìn)行斜率校正、運(yùn)算得出溫度值送顯示。同時(shí)，溫度測(cè)量值還利用在對(duì)傳感電容A/D值進(jìn)行修正，以使界面位置測(cè)量更加精確。
　　
結(jié)語
　　
UIT油水界面探測(cè)器已通過上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所的多項(xiàng)檢測(cè)，獲得國(guó)家級(jí)儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗(yàn)站發(fā)給的《防爆合格證》 ;完全達(dá)到國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《船用油水界面探測(cè)器技術(shù)條件》，獲中國(guó)船級(jí)社頒發(fā)的《型式認(rèn)可證書》。已申請(qǐng)了專利，目前處在公示中。產(chǎn)品投入生產(chǎn)一年多來，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。