基于LabVIEW的油水界面检测系统.pdf

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1、2011在仪表技术与传感器20l1第l2期InstrumentTechniqueandSensorNo．12基于LabVIEW的油水界面检测系统吴爱平，阳俊，张星(长江大学电子信息学院，湖北荆州434023)摘要：以虚拟仪器理论为基础，采用LabVIEW为软件开发平台，FPGA为硬件核心，设计了一套油水界面检测系统。该系统采用电容传感器和多谐振荡器，配合FPGA，实现油水界面信息的采集，并由上位机软件对采集的信号进行处理、显示和存储。调试结果表明：该系统具有界面友好、操作方便、集成度高及可扩展性强等特点。关键词：

2、LabVIEW；FPGA；油水界面；电容传感器中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)12—0046—03DesignofDetectingSystemforOil-waterInterfaceBasedonLabVIEWWUAi—ping，YANGJun，ZHANGXing(SchoolofElectronicsandInformationEngineering，YangtzeUniversity，Jingzhou434023，China)Abstract-Onthebasi

3、sofvirtualinstrument，asetofdetectingsystemforoil—waterinterfacewasdesigned．ThesystemusedLabVIEWasthesoftwareplatform，andFPGAasthehardwarecore．Withthehelpofcapacitancesensorandmuhivibrator，ita—chievedtheacquisitionofinformationforoil-waterinterface．Insoftwarep

4、latform，theoil—waterinterfacesignalwasprocessed，dis-playedandstored．Resultsindicatethatthesystemhascharacteristicsoffriendlyinterface，easyoperation，highintegrationandgoodextensibilitybythissensor，andithasgoodlinearity．Keywords：LabVIEW；FPGA；oil-waterinterface；

5、capacitancesensor0引言液面值)，并进行数据处理、实时显示及数据保存等功能。在原油生产过程中，从油井中开采出来的原油是含有一定水分的，由于油和水的密度不同，原油中的水分会沉降在油罐底部，需要输送到分离罐中进行油水分离，加工处理成低含水率的成品原油，而原油储罐内油水界面高度是保证油水分离正常运行的重要参数⋯。因此，快速准确地检测出油水界面的高度具有十分重要的意义。传统的油水界面测量系统常采用单图1系统结构框图片机为核心控制，进行油水界面的检测，存在系统集成度低，升2系统硬件设计级改造不便等问题。2．

6、1传感器设计LabVIEW是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化由于储油罐内的油和水的导电性能差别较大，可以认为油软件集成开发环境J。但是，目前利用LabVIEW进行的开发是不导电的绝缘体，水是好的导体J。设计中采用电容传感器通常都是建立在LabVIEW所支持的价格昂贵的数据采集板卡来检测储油罐内油水界面的高度，电容传感器为一圆柱形金属之上的，造成检测系统成本较高。为此，该系统采用FPGA，辅棒，金属棒外面有绝缘层。其工作原理：设涂有绝缘层的金属以电容式传感器和多谐振荡器构成油水界面采集节点，通过串电极垂直放

7、在油水之中，电极的直径为D；在水中部分的长度口与上位机进行通信，利用LabVIEW强大的数据处理及出色为h；绝缘层的厚度为d；介电常数为；电极与水之间的电容C的仪表仿真能力，实现一套新型的油水界面检测系统。=8Dh／d。一旦电极确定，则8、D和d均为固定常数，故测出电1系统的结构及工作原理容C的值即可求出h。为了提高测量精度，需要传感器有足够图1为系统的结构框图，该油水界面检测系统主要由电容的灵敏度，即尽量增大单位长度的电容量。式传感器、多谐振荡器、FPGA和计算机组成。电容式传感器进2．2多谐振荡器行油水界面物

8、理量的转换，将油水界面信息变换成电容信息，多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路，电路不需要外加多谐振荡器输出脉冲信号的频率与电容有关，FPGA对脉冲信触发信号，便能连续地、周期性地自行产生矩形脉冲。采用555号进行频率测量，通过数码管LED电路进行频率显示，同时多谐振荡器电路，检测电路如图2所示j。根据555特性，电FPGA将测量的频率数据通过RS一232串口传至计算机。运