开题报告(李伦)

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1、辽宁工程技术大学本科毕业设计论文开题报告题0基于光纤传感器的分布式液位测控系统指导教师姬院（系、部）专业班级学号姓名日期电气与控制工程学院自动化07・30705010305李伦2010.03.10教务处印制一、选题的目的、意义和研究现状选题的目的：本文的目的为设计一种基丁光纤液位传感器，以单片机为核心的高精度液位测控系统，该系统应貝有性价比高，可靠性和实时性好，精度高，本质安全和易于维护等特点。选题的意义：近年来，随着计算机、光纤、传感器等高新技术的不断发展，有关光纤液位传感系统应用于液位测量的报告很多,光纤液位传感器由于具有无电源、灵敏度高、抗腐蚀和抗干扰能力强等特

2、点，得到广泛应用。国外已经应用先进的光纤液位测控系统,且能满足测量精度要求，但价格昂贵。所以需要一种新型的，性价比高的光纤液位传感器测控系统。在目前过程控制领域中液位控制的研究引起广泛关注，随着集成电路规模FI趋大型化、复杂化，各种复杂的液位控制系统已成为的一个研究热点。单片机以其控制精度高,性能稳定、可靠，设置操作方便，造价低等特点，应用到液位系统的控制之中，不但保证了系统的准确性和可靠性，而R增强了人机交互的能力。随着单片机和微机技术的不断发展，单片机的应用也从独立的单机向网络发展，由pc机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。在一个大

3、型的应用系统中，通常由单片机完成数据的采集和上传，后台则通过PC机对数据进行分析并处理，在这样的系统屮,单片机系统一般称之为下位机，由PC机、网络设备、数拯库服务器组成的后台应用部分则统称为上位机。二者结合，充分发挥了单片机在实时数据釆集和微机对图形处理、显示以及数据库管理上的优点，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。这样的发展结果，使PC机和单片机之间的数据通信在具体应用111的作用越来越重要。研究现状及趋势：在现代化的工业生产中,液位测量儿乎遍及生产过程的各个环节。在许多生产领域，不但对液位测

4、量精度要求高，述需要测量仪表很好地适应工业现场的特殊环境，例如高温、高压、强腐蚀性、强放射性的场合，以及远距离传送和在密闭压力容器内使用等情况。自20世纪80年代开始,由于微电子计算机、光纤、超声波等高科技的迅猛发展，在液位自动检测领域出现了种类多样的测量手段，并且其功能越来越完善,各项性能指标越来越易于适应工业生产的要求，趋于自动化、智能化。目前,国内已有许多厂家生产光纤液位计，其中武汉中光光电有限公司生产的光纤液位计可在小于0.1mm液位的变化条件下,触发信号输出，并自动跟踪光、电信号，经过CPU处理后直接输岀标准信号供给二次仪表，实现对液面连续自动的高精度控制。

5、南京航空航天大学研制的光纤液位计，用于液位检测吋精度可达±lmm,响应时间小于0.01s,最大可传输距离为5km。目前市场上岀现了许多新的光纤液位计。已用丁工业生产过程的有：(1)双波纹管结构光纤液位计。该液位计以差动方式工作，采用全光路补偿方法和多种温度补偿技术,使得光纤液位计具冇自动补偿性能，克服了光源强度起伏和环境温度变化这2个主要因素对结构式强度型光纤液位计测量精度的影响。(2)浮筒式光纤液位计。该液位计是一种适用于易燃、易爆液体贮罐的光纤液位计，实现了现场全光无电在线检测功能,英输出信号与光强变化无关，具冇很好的稳定性和抗干扰能力。(3)反射式动栅光纤液位计

6、。该液位计的光源、光纤、探测器位于光敏元件的同一侧,输入、输出共用1根光纤束，结构简单、易于测量、成木较低,适用于大型液体贮罐的液位测定。其它述处丁研制开发阶段的光纤液位计有棱镜式光纤液位计、斜而单光纤液位计。近年来，微电了技术的发展使得液位检测技术发生了根木性变化。新的检测原理与电子部件的应用使得液位计更趋向小型化和微型化，特别是一些小型现场液位开关发展极快，如光纤液位计，由于没有可动部件,所以可靠性高，不仅可现场显示，而且可以发出控制信号。与此同时,液位检测也正向着智能化方向发展，在液位测量领域内广泛应用微处理技术，以实现故障诊断和报警功能,捉高测量的精确度、可靠

7、性、安全性和多功能化。在应用和设计液位计时尽量实现不接触式或不渗透式测量，如雷达液位计，从而提高探头对恶劣环境的抵抗能力，以便在恶劣环境下准确、可靠地工作。随着计算机应用的普及，直接输出数字信号的数字化液位传感器已成为这一•领域仪表的发展趋势;随着纳米技术、生物工程技术的发展，纳米技术和生物技术在液位测量中的应用也将会日益增多。总的来说，液位计必将向着微型化、高精度、适用范围广、低功耗、智能化方向发展。二、研究方案及预期结果（一）研究方案身监视液而除法器八通道编程放人器A/D转换McU控制端口液晶显示超限报警USB接口PC图一基于光纤传感器的分布式液