基于单片机的超声波油位测量仪的研究和实现

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1、基于单片机的超声波油位测量仪的研究和实现摘要：针对采油厂油位实时检测难度大的问题，开发一种基于单片机的超声波油位测量仪。测量仪以单片机系统为核心，利用超声波作为信息检测手段，以实现采油厂储油罐中的油位检测，并使用最小二乘法对测量数据进行分析处理。利用计算机技术和超声波检测技术研制出来的超声波油位测量仪，具有非接触性、自动控制、测量精度高、成本低廉、功能强大等优点。关键词：超声波；油位测量；储油罐；最小二乘法中图分类号：TN98?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）14?0150?03Researcha

2、ndimplementationofultrasonicwaveoil?levelmeasurementdevicebasedonsingle?chipmicrocomputerHUANGSi?qing1，FENGXue?jun2（1.ZhongbeiCollege，NanjingNormalUniversity，Nanjing210046，China；2.CollegeofComputerScienceandTechnology，NanjingNormalUniversity，Nanjing210046，China）Ab

3、stract：Anultrasonicwaveoil?levelmeasurement7devicebasedonsingle?chipmicrocomputerwasdevelopedtoovercomethedifficultyofreal?timeoilleveldetectionforoilproductionplant.Thesingle?chipmicrocomputersystemisthecoreofultrasonicoilleveldetectioninstrument，whichutilizesult

4、rasonicwaveasinformationdetectingmeanstorealizeoilleveldetectionofoiltank，andadoptstheleastsquaremethodtoanalyzeandprocessthemeasureddata.Theultrasonicwaveoillevelmeasurementinstrumentbasedoncomputertechnologyandultrasonicdetectingtechnologyhastheadvantagesofnon?c

5、ontact，automaticcontrol，high?precisionmeasurement，lowcost，powerfulfunction，etc.Ithasawideapplicationprospectandusevalue.Keywords：ultrasonicwave；oil?levelmeasurement；leastsquaremethod7本文所讨论的超声波油位测量仪，传感器不直接接触被测原油，这种测量方法有很高的应用价值，特别是在中小型油田开采企业。安装投入低，采油场的每一口储油罐上都要安装一套超

6、声波探测器，储油罐的总数量很大，所以，投入低对于油田来说是很有吸引力的。其次是安全可靠，原油有很强的挥发性，其挥发出的有很多是可燃性气体。测量精度高，储油罐横截面大，测量精度低，就会引起很大的测量误差。安装方便，超声波油位测量仪体积小，现场安装很方便[1]。1超声波油位测量仪的设计超声波油位测量仪是根据“脉冲?回波测距”的原理设计的[2?3]。由超声波的发射器发射超声波，声波遇到障碍物后反射，由超声波接收器接收回波。测出从超声波发出脉冲串至接收到回波信号的传输时间，由于超声波在同一种介质中的传输速度是不变的，所以根据时间和

7、声速，就可算出测量距离[4?6]。超声波油位测量仪的总体设计框图如图1所示。图1超声波油位测量仪系统框图超声波油位测量仪由硬件和软件两部分组成。其中，硬件部分的研究重点是怎样提供超声波信号的工作稳定性；软件部分的研究重点是对原始数据的处理分析，相关软件算法的设计及运用。为了提高系统的稳定性，采用了一些抗干扰措施[1]。2硬件设计[1]硬件功能包含：主要完成模7拟电路以及数字电路部分，模拟部分包括超声波发射电路的设计以及超声波接收电路的设计，数字电路部分包括AT89S51单片机电路、通信部分和温度测量电路的设计。2.1超声波

8、发射电路如图2是超声波的发射电路，其中T1是超声波的发射探头，R3是与探头匹配的电阻，有减小超声波发射头的余振的作用，TRANS是升压变压器，初级与次级之比为1∶10。本文中使用的单片机系统电源电压为5V，单片机发出来的激励脉冲信号为8个左右的5V方波信号，方波信号经过三极管Q2，再经变压器放大升压以驱