開題報告(李倫)

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1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文開題報告題0基于光纖傳感器的分布式液位測控系統(tǒng)指導(dǎo)教師姬院（系、部）專業(yè)班級學(xué)號姓名日期電氣與控制工程學(xué)院自動化07?30705010305李倫2010.03.10教務(wù)處印制一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀選題的目的：本文的目的為設(shè)計一種基丁光纖液位傳感器，以單片機為核心的高精度液位測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)貝有性價比高，可靠性和實時性好，精度高，本質(zhì)安全和易于維護等特點。選題的意義：近年來，隨著計算機、光纖、傳感器等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)光纖液位傳感系統(tǒng)應(yīng)用于液位測量的報告很多,光纖液位傳感器由于具有無電源、靈敏度高、抗腐蝕和抗干擾能力強等特

2、點，得到廣泛應(yīng)用。國外已經(jīng)應(yīng)用先進的光纖液位測控系統(tǒng),且能滿足測量精度要求，但價格昂貴。所以需要一種新型的，性價比高的光纖液位傳感器測控系統(tǒng)。在目前過程控制領(lǐng)域中液位控制的研究引起廣泛關(guān)注，隨著集成電路規(guī)模FI趨大型化、復(fù)雜化，各種復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)已成為的一個研究熱點。單片機以其控制精度高,性能穩(wěn)定、可靠，設(shè)置操作方便，造價低等特點，應(yīng)用到液位系統(tǒng)的控制之中，不但保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，而R增強了人機交互的能力。隨著單片機和微機技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機的應(yīng)用也從獨立的單機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，由pc機和多臺單片機構(gòu)成的多機網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)已成為單片機技術(shù)發(fā)展的一個方向。在一個大

3、型的應(yīng)用系統(tǒng)中，通常由單片機完成數(shù)據(jù)的采集和上傳，后臺則通過PC機對數(shù)據(jù)進行分析并處理，在這樣的系統(tǒng)屮,單片機系統(tǒng)一般稱之為下位機，由PC機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)拯庫服務(wù)器組成的后臺應(yīng)用部分則統(tǒng)稱為上位機。二者結(jié)合，充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)釆集和微機對圖形處理、顯示以及數(shù)據(jù)庫管理上的優(yōu)點，使得單片機的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動監(jiān)測或控制,而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。這樣的發(fā)展結(jié)果，使PC機和單片機之間的數(shù)據(jù)通信在具體應(yīng)用111的作用越來越重要。研究現(xiàn)狀及趨勢：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中,液位測量兒乎遍及生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，不但對液位測

4、量精度要求高，述需要測量儀表很好地適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境，例如高溫、高壓、強腐蝕性、強放射性的場合，以及遠(yuǎn)距離傳送和在密閉壓力容器內(nèi)使用等情況。自20世紀(jì)80年代開始,由于微電子計算機、光纖、超聲波等高科技的迅猛發(fā)展，在液位自動檢測領(lǐng)域出現(xiàn)了種類多樣的測量手段，并且其功能越來越完善,各項性能指標(biāo)越來越易于適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的要求，趨于自動化、智能化。目前,國內(nèi)已有許多廠家生產(chǎn)光纖液位計，其中武漢中光光電有限公司生產(chǎn)的光纖液位計可在小于0.1mm液位的變化條件下,觸發(fā)信號輸出，并自動跟蹤光、電信號，經(jīng)過CPU處理后直接輸岀標(biāo)準(zhǔn)信號供給二次儀表，實現(xiàn)對液面連續(xù)自動的高精度控制。

5、南京航空航天大學(xué)研制的光纖液位計，用于液位檢測吋精度可達(dá)±lmm,響應(yīng)時間小于0.01s,最大可傳輸距離為5km。目前市場上岀現(xiàn)了許多新的光纖液位計。已用丁工業(yè)生產(chǎn)過程的有：(1)雙波紋管結(jié)構(gòu)光纖液位計。該液位計以差動方式工作，采用全光路補償方法和多種溫度補償技術(shù),使得光纖液位計具冇自動補償性能，克服了光源強度起伏和環(huán)境溫度變化這2個主要因素對結(jié)構(gòu)式強度型光纖液位計測量精度的影響。(2)浮筒式光纖液位計。該液位計是一種適用于易燃、易爆液體貯罐的光纖液位計，實現(xiàn)了現(xiàn)場全光無電在線檢測功能,英輸出信號與光強變化無關(guān)，具冇很好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。(3)反射式動?xùn)殴饫w液位計

6、。該液位計的光源、光纖、探測器位于光敏元件的同一側(cè),輸入、輸出共用1根光纖束，結(jié)構(gòu)簡單、易于測量、成木較低,適用于大型液體貯罐的液位測定。其它述處丁研制開發(fā)階段的光纖液位計有棱鏡式光纖液位計、斜而單光纖液位計。近年來，微電了技術(shù)的發(fā)展使得液位檢測技術(shù)發(fā)生了根木性變化。新的檢測原理與電子部件的應(yīng)用使得液位計更趨向小型化和微型化，特別是一些小型現(xiàn)場液位開關(guān)發(fā)展極快，如光纖液位計，由于沒有可動部件,所以可靠性高，不僅可現(xiàn)場顯示，而且可以發(fā)出控制信號。與此同時,液位檢測也正向著智能化方向發(fā)展，在液位測量領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用微處理技術(shù)，以實現(xiàn)故障診斷和報警功能,捉高測量的精確度、可靠

7、性、安全性和多功能化。在應(yīng)用和設(shè)計液位計時盡量實現(xiàn)不接觸式或不滲透式測量，如雷達(dá)液位計，從而提高探頭對惡劣環(huán)境的抵抗能力，以便在惡劣環(huán)境下準(zhǔn)確、可靠地工作。隨著計算機應(yīng)用的普及，直接輸出數(shù)字信號的數(shù)字化液位傳感器已成為這一?領(lǐng)域儀表的發(fā)展趨勢;隨著納米技術(shù)、生物工程技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)和生物技術(shù)在液位測量中的應(yīng)用也將會日益增多?？偟膩碚f，液位計必將向著微型化、高精度、適用范圍廣、低功耗、智能化方向發(fā)展。二、研究方案及預(yù)期結(jié)果（一）研究方案身監(jiān)視液而除法器八通道編程放人器A/D轉(zhuǎn)換McU控制端口液晶顯示超限報警USB接口PC圖一基于光纖傳感器的分布式液