原油含水率检测电路设计解读

1、单位代码：107学 号：1072005014008分类号：TP212密级： 一般本科毕业论文（设计）题 目：原油含水率检测电路设计专 业：电子信息工程姓 名指导教师：职 称：答辩日期：原油含水率检测电路设计摘要：含水率是原油检测中一重要技术指标，在我国，原油的开采、生产、运输 等环节的含水率测量水平还很低。本文主要介绍了一种基于电容式传感器，利用电荷 转移法测量原油含水率的工作电路，本设讣中含水率测量范围可达到0100%，误差 VI%,线性度好，灵敏度高，稳定性好，漂移小。性能可靠的软件设计既保证系统尽 量全的智能化测量功能，乂保证宽测量范围的线性化，以及系统的快速响应特性。关键词：原油含水率

2、；敬感探头；电容传感器；8051The Detect Circuit Design of Moisture content in crude oilAbstract： Moisture content is an important technical indicators in Oil detection In China, Crude oil extraction, production, transportation and other aspects of measuring moisture content is still very low In this paper, Mainl

3、y Introduced a working circuit for Moisture content measurement of crude oil. In this paper. Moisture content measuring range up to 0 100%, p 0把x = x2, y- y2代入式（9）中得2 _ X）才 _ 旳弘=兀2一勺西一兀2兀2_屯由此可见，利用3个已知点A,B,C的数值求出系数叫，叫，加2后，存放在相应的内 存单元，然后根据某点的x值带入式（8）即可求出被侧值y。以上是对传感器建立温度误差的数学模型，用此模型可实现传感器温度补偿。3. 整机工作原

4、理电容倍感器温度传感器单 片 机 数 据 处 理UED显示如图9所示，通过电容/电压，电圧/频率的转化，通过测量频率的变化来得到检测 电容变化的LI的。同时，温度传感器AD590将原油即时温度进行A/D转换后送到单片 机对原油含水率进行温度补偿。这样原油含水信号通过自身特性曲线修正和温度补偿 曲线修正，保证了该原油含水检测仪器的精度。4. 测量系统的总体电路设计图10测量系统电路图总体电路图主要有5部分组成，分别是：C/V转换模块、V/F转换模块、温度补 偿模块、单片机模块还有数码显示模块。利用C/V转换模块将被测电容量转化为电压输出。将输出电压是频率为2kHz、 幅度与C成反比的脉宽信号经3

5、 Hz有源低通滤波器，使输出变为05 V的电压信号 V,送至LM331电压-频率转换芯片实现V/F转换，将获得的频率信号送到8051计数 器T1端。另一部分，利用温度补偿电路测得外界温度的变化，将转化得到的电压信号进行 A/D转换，将转换得到的数字信号输入到单片机的P1.0P1.7 口，山单片机实现温度 补偿。5. 原油含水率检测系统的软件设计5测量系统的软件设计利用单片机外部脉冲触发INTO和定时器TO、T1,通过硬件电路的转换，在软件 的控制下即可得到与C对应的f。测量软件流程图如图11所示:把振荡脉冲输入到INTO 端，在主程序里启动T0 （设置为16位计数方式），T1（设置为定时方式）

6、，在定时T1 结束时刻停止T0计数，读取TH0和TL0的值，同时把T0清零进入下一次测量。转 换16进制位十进制即可得到f值，即对应C的值。图11测量软件流程图程序如下:CLR EA :禁止所有中断CLR TR1 ；停止定时器T1MOVA, #LOW（-1000+7）:期望数的低位字节ADDA, TL1 :进行修正MOVTLl, A ；重装载低位字节MOV A, #HIGH(-1000+7):对高位字节处理ADDCA, TH1MOV TH 1, ASETB TRI :重启动定时器SETB EA :重开中断5.2温度补偿系统的软件设计首先给定K个温度值测出每个温度点上传感器静态特性曲线 在u轴上

7、的截距(久，4，”2，小，每个温度点上传感器特性曲线的数据要精确， 必要时应在恒温箱内进行，这需要较大的工作量，如图12所示。图12温度补偿曲线图中y被测物理量，为输出电压，利用最小二乘法曲线拟合截距“的多项式：w =% +bT + b2T2 +. + bKTK(10)将洛勺厶，如和计算上式的子程序送入内存，温度值几几忑“和传感器对应的 输出电压值知小，,你按顺序分配方式存入内存，构成一个线性表，采集数据时，CPU 按线性查找对应温度的电压值“，并按下式计算对应的被测物理量y =式中U是温度直线在坐标上的截距，可用线性插值曲输入的T求得，a是温度直 线与纵坐标“的夹角。按图13流程编制补偿程序

8、，并作为子程序与监控程序一并使用，以便采集数据时 按流程图自动温度补偿。X图13温度补偿程序流程图程序如下:ORG OOOH ;程序复位后从OOOH单元开始执行JMP START :执行跳转指令ORG 004H ;中断入口JMP ISR_O ;跳转到中断子程序ORG 020H ;伪指令，程序位置从020H单元开始START:NOP:空操作MOV A.OFH ;给A赋0FH内容CALL TEST;调用子程序TESTLOOP:NOP:空操作JMPLOOP;跳到LOOP,执行死循环.5.3显示电路显示采用4位共阳LED静态显示方式，显示内容有距离的十位、个位、十分位， 百分位，这样可以只用P3.0

9、(RXD) 口来输出显示数据，从而节省了单片机端口资源, 在P3.1 (TXD)的控制下通过74LS164来实现4位静态显示。就是每一个显示器都占 用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此, 使用这种方法单片机中CPU的开销较小。 显示程序如下：DIR：PUSH ACCPUSH DPHPUSH DPLMOV R2, #08HMOV RO, #32HDLO：MOV A, R0MOV DPTR, #TABMOVC A, A+DPTRMOV SBUF, ADL1：JNB TI, DL1CLR

10、TIJNC RODJNZ R2, DLOPOP DPLPOP DPHPOP ACCRETTABDB 0C0H, 0F9H, 0A4H,DB 92H 82H 0F8H, 80H, 90H；保护现场:显示8个数:显示缓冲区地址送入RO:取要显示的数作查表偏移量:指向字形码:查表得字形码:发送显示:等待发送完一帧数据:淸标志，准备继续发送；更新显示单元:重复显示所有数码管:恢复现场OBOH, 99H : 0, 1, 2, 3, 4:5, 6, 7, 8, 96結论以自均流效应为LI标函数的灵巧电容式传感器设讣，圆筒内电极涂敷绝缘层以及 非电极开孔，使仪表的含水量测量范用达到0100%，误差1%；电荷

11、转移法的电容 转换电路具有良好的测试功能，线性度好，灵敬度高，性能可靠；基于电容一频率转 换原理研制的含水率测量仪，可用于输油管道中原油含水率的在线准确测量，仪表的重复性、稳定性好，漂移小；软件设计既保证系统尽量全的智能化测量功能，乂保证 宽测量范围的线性化，以及系统的快速响应特性。参考文献1陈杰,黄鸿，传感器与检测技术M.髙等教育岀版社,2002年.2张福学，传感器应用及其电路精选岡.电子工业出版社,1992年.3余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术M,西安电子科技大学出版社,2006年.4胡汉才.单片机原理及其接口技术（新）M.淸华大学出版社,2005年.5曾亚波，用电荷转移原理测量水分传感器技术M, 1991年.6严钟豪，谭祖根.非线性测量技术M,东南大学出版社,2000年.7童诗白，华成英.模拟电子技术基础M,高等教育岀版社,2004年.8陈明荧.8051单片机基础教程M,科学出版社,2003年.9彭介华.电子课程设计指导M,高等教ff出版社,2005年.1