油罐液位测量系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

石油素有“工业的血液”之称，是当今世界最重要的能源，又是近代有机化工的重要原料，石油工业的发展极大地影响了经济的发展。从伊拉克入侵科威特，到海湾战争，到今天的美国占领伊拉克，里面无不渗透着石油的因素。近十年来，随着我国经济的持续快速增长，石油产出量的增长已远远不能满足国民经济发展对石油的需求，石油及油品进口量已占我国石油消费量的30%。在这种情况下，开发采收率高的油田化学品，提高石油钻采开发技术，是当前紧迫而具有战略意义的任务。储油罐是采油、炼油企业储存油品的重要设备,储油罐液位、温度的精确计量对企业的库存和安全管理有着重大意义。为了降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境，节省财力、物力，避免资源的浪费，特别是对一些具有高温、高压、低温、低压、有辐射性、毒性、易挥发等液体，就要对液位进行检测。而对于这些影响身体健康的液体，不易在现场直接进行检测，必须通过一定的技术进行监控。

研究现状分析：近年来，国内外学者对油罐液位检测技术及装置的研究取得了巨大的发展，发明了许多新的测试方法，研制了许多新的产品。当前，国内外油罐液位测量仪表根据测量方式的不同可分为接触式和非接触式两种类型。接触式是指测量用传感器直接与罐内存储介质相接触，从而获得测量参数的方法。60年代末至80年代初，国外主要研制和使用的是各种钢带浮子液位计，大多是每个罐独立安装，现场显示。这类仪表主要缺点是机械摩擦影响计量精度，浮子在滑动杆上容易被敷住，随着对计量精度要求的不断提高,出现了伺服式液位计。由于使用了伺服马达，消除了因机械摩擦而引起的误差，提高了灵敏度和复现性，其液位计量精度得到极大的提高。德国的enraf-nonius公司于80年代末期推出了电容串式物位测量系统，该系统采用多级电容串式液位传感器。90年代中期，曼彻斯特理工大学电子工程系研制的分段电容阵列法则，但是这种方法的电容传感器制作传感器的工艺要求很高，而且安装维护要求很高。近几年，美国研制出磁致伸缩液位计，这种传感器可以同时测温，具有很高的精度，但是其致命的缺点是不适合测量粘稠的原油。在国内，80年代初，大连第五仪表厂研制成功浮子钢带液位计，80年代后期，北京自动化仪表四厂又引进美国varec公司制造技术生产的钢片式液位计。90年代初，中科院声学所研制成功cjy-2型光导液位计。该表的特点是将浮子式钢带液位计的钢带改为钢丝，力平衡仍用盘簧，计量通过钢丝的鼓轮转角计量高度。这些测量方法存在着几个主要问题，如油罐面积一般是非线性的:油罐内油的存在是分层的，其密度不是常数，很难准确测量油的平均密度:测量时也将产生较大的误差。近年以来国内外对非接触式液位测量进行了大量的研究和试验",并有产品问世。如德国enraf-nonius公司开发的微波液位计。非接触式液位测量技术及装置主要有:微波雷达技术及微波雷达式液位计;激光技术及激光液位计:光纤技术及光纤液位计和超声技术及超声液位计等。其特点是测量手段不是采用浮子之类的固态物，而是采用声、光、射线的能量，液位计不和被测介质接触，但目前这些工作多数仍处在实验室研究阶段，即便有适用的产品问世，也多用来测量油罐的上液位。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：本系统是一款低成本、高精度、数字显示及遇险报警的超声波油罐液位计系统。油罐液位测量系统以at89c51单片机为控制核心,单片机控制发射模块产生40khz的频率信号来驱动超声波传感器，每次发射包含若干个脉冲，当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，这样就能够得到从发射到接收的时间；同时温度采集电路将现场环境温度数据送到单片机中，提供计算距离时对超声波传播速度的修正。最终单片机利用公式计算出被测距离，然后与系统预设距离比较，如果小于预设最低液位或者大于预设最高液位，相应指示灯

目标：设计油罐液位测量系统，用来测量油罐液位。能够实现对油罐液位进行数据采集和显示。当油罐液位不在标准范围内时进行报警。

技术方案及措施：

（1）硬件电路设计：at89c51 提供以下标准功能：4k 字节flash 闪速存储器，256字节片内数据存储器，32 个i/o 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，at89c51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止cpu的工作，但允许ram，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存ram中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

3. 研究计划与安排

第1周：与选题相关的外文资料的翻译

第2周：查阅与本选题相关的文献

第3周：开题报告

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张仙伟,王何庆,张倩.基于温度补偿的储油罐液位监测系统的设计与实现[j].智能计算机与应用,2019,9(5):214-216.

[2]刘福禄.储油罐液位测控系统设计[j].商情,2017,(33):260. doi:10.3969/j.issn.1673-4041.2017.33.233.

[3]张亮,梁晓辉,张彦军, 等.基于超声回波能量的液位测量系统的设计[j].兵器装备工程学报,2019,40(9):189-192. doi:10.11809/bqzbgcxb2019.09.039.