基于電容式傳感器的油水界面探測器的研制

電容傳感器(1)在大氣中→(2)逐步浸入油品，越浸越深→(3)全部浸入油品中→(4)逐步浸入水中，越浸越深→(5)全部浸入水中。確定RL1/RL2及R1/R2適當數值后，不難區(qū)別電容傳感器以上五個位置。位置(2)即氣油界面、位置(4)即油水界面，這是界面探測器測定重點，可以將位置(2)和位置(4)中的特定浸入線的A/D值存儲，用數字法比較電容傳感器浸入該液體是否超過特定浸入線，便可確定氣油界面或油水界面。

　
圖2 電容傳感器信號調理電路圖
　　
卷尺和顯示儀表
　　
卷尺既作為液面測量的刻度尺，又是向界面探測傳感器供電和數據通訊傳輸線。卷尺中的金屬刻度尺與數據傳輸線采用高強度絕緣材料相互間及與外界絕緣。
　　
油水界面探測器的顯示儀表不但用于顯示界面探測傳感器所處之處的界面、溫度信息，而且還可測量數據進行校準，其采用的點陣式LCD顯示屏不但顯示界面信息和溫度數據，而且測量數據進行校準時采用中文進行必要的提示。使操作簡明方便。顯示儀表還帶有斷電保持的Fiash存儲器，用于存儲校正數據及必要的參數。為了進行測量數據校準，顯示儀表設置了一個按鍵，鍵功能及配合操作如下流程：
　　
把JP1短接到ON 后按第一按鍵，顯示屏顯示調試>，儀表進入數據校準狀態(tài)。
　　
按第二下按鍵,顯示器顯示氣油界面>后,應把探測傳感器浸入油中,刻度線對準氣油界面,穩(wěn)定步動。
　　
探測傳感器開始測量處在氣油界面時傳感電容的A/D轉換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數據穩(wěn)定后按第三下按鍵;顯示器顯示油水界面>時,應把探測傳感器浸入油水中,刻度線對準油水界面, 穩(wěn)定步動。
　　
一分鐘內，顯示儀表已得到穩(wěn)定的氣油界面?zhèn)鞲须娙莸腁/D值(A/D1)，將值存儲進Fiash存儲器，同時，探測傳感器開始測量處在油水界面時的傳感電容A/D轉換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數據穩(wěn)定后按第四下按鍵; 顯示器顯示冰水混合物>時,應把探頭浸入冰水混合物中, 穩(wěn)定步動。
　　
一分鐘內，顯示儀表已得到穩(wěn)定的油水界面?zhèn)鞲须娙莸腁/D值(A/D2)，將值存儲進Fiash存儲器，同時，探測傳感器開始測量處在0℃時溫度傳感器的A/D轉換值，傳送到顯示儀表。
　　
過一分鐘待數據穩(wěn)定后按第五下按鍵,回到測量狀態(tài)。
　　
一分鐘內，顯示儀表已得到穩(wěn)定的在0℃時溫度傳感器的A/D轉換值(A/D3)，將值存儲進Fiash存儲器。
　　
溫度傳感器采用與絕對溫度成比的傳感器AD590，其零點在-273.15℃，用0℃的A/D值作斜率校準點。
　　
顯示儀表只用一個按鍵，配合LCD顯示屏界面信息顯示，解決了油水界面探測器的問題測量數據校準問題，使用明了方便。
　　
之后在進行氣油界面、油水界面的位置探測時，顯示儀表中的微處理器只需把探測傳感器傳送來的傳感電容A/D值與A/D1及A/D2相比較，就可探測出傳感器所到位置，在界面處讀取卷尺刻度，探測的氣油界面和油水界面。
　　
測量氣體溫度，油溫度和水溫度時，將溫度傳感器的A/D值應用A/D3進行斜率校正、運算得出溫度值送顯示。同時，溫度測量值還利用在對傳感電容A/D值進行修正，以使界面位置測量更加精確。
　　
結語
　　
UIT油水界面探測器已通過上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗測試所的多項檢測，獲得國家級儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗站發(fā)給的《防爆合格證》 ;完全達到國家技術監(jiān)督局發(fā)布的《船用油水界面探測器技術條件》，獲中國船級社頒發(fā)的《型式認可證書》。已申請了專利，目前處在公示中。產品投入生產一年多來，取得了良好的經濟效益和社會效益。