系统可靠运行的重要手段。如果安装工艺粗糙，调试不严格，仍有可能影响系统的可靠性。影响可靠性的外部因素是指工作环境巾的导致系统不可靠工作的外部因素。主要包括以下几点外部电气条件，如电源电压的稳定性，强电场和强磁场的影响。外部窄间条件，如温度湿度动气清洁度等等。硬件电路设计划分硬件电路设计分为三部分进行阐述电容测量电路部分包括直流充放电式电容测量电路转换电路和单片机电路。主控电路部分包括单片机电路人机接口电路。通用电路部分包括电源电路通信电路。单片机的选用单片机是整个液位测量系统的核心，各个电容传感器的测量电容过程，测量结果的处理并计算液位，人机交互以及通信全部以单片机为核心，并通过单片机的协调保证整个系统的稳定运行。因此单片机的选择是否恰当，直接影响测量系统的功能和性能。选择单片机的原则是根据测量的要求，从整个系统的功能性能可靠性研发成本使用效率等多方面进行综合考虑，从实际出发，适当选择。通过综合考虑，该系统采用了系列单片机中的和分别作为数据采集与处理模块单片机和电容传感器模块单片机。而每设电容传感器中都含有个单片机，因此单片机共有十个，每个电路如图。图单片机主控电路设计单片机电路设计数据采集与处理模块是整个主控电路的核心，而数据采集与处理模块又以单片机为核心，单片机通过串行通信收集十段电容传感器测量得到的电容数值，通过计算得到油气界面和油水界面的位置。同时控制整个系统的运行，包括系统初始化电容传感器初始化电容值采集与处理液位计算工作指示及测晕结果显示参数设定通信等。因此单片机在整个系统中具有非常重要的作用。数据采集与处理模块单片机电路如图图单片机人机接口电路设计人机接口电路包括三部分按键电路指示灯电路和显示电路。运行状态分别采用了五个指示灯，分别指示系统电源传感器信号传送，极大的减小了线路电容。通过改进直流充放电测量电路，基本消除了元件电容的影响。利用本文总结出的十分简单易行的界面计算方法，简化计算和判断的过程，既节省了单片机的资源，又降低多次浮点数计算带来的近似计算误差，提高了测量精度。传感器设计利用高性能而廉价的元器件，既简化电路设计，又节省传感器的成本。例如高速高集成度的系列单片机，使用方便的路模拟开关。能够满足显示要求，使用简单的等等。参考文献国家海洋局编写组海洋环境保护与检测北京海洋出版社，侯解民，孙玉清，张银东海上溢油机械同收技术研究北京第五届中国国际救捞论坛论文集，交通部科学技术情报研究所海上溢油防止新技术北京中国科学环境出版社，齐永生，宋生奎，涂哑庆储油罐液位测量技术现状与发展趋势石油工程建设，李冬梅国内外液位计量仪表技术发展动向仪器仪表用户，杨万国，贾延刚多种液位仪表的应用对比石油工程建设，任开春，涂弧庆余种液位测量方法分析工业仪表与自动化装置，李晓游原油储罐多界面测试系统硕士学位论文沈阳沈阳工业人学，何奇，庸得刚浅析汕罐液位检测的几种方法计量与测试技术，唐云龙新型浮简液位计校验仪的设计开发硕士学位论文大连大连理工大学，杨玉玲基于磁敛伸缩液位传感器的船舶液位容积精确监控系统硕士学位论文上海上海海事人学，何祥宇汕水界面智能榆测仪的研究硕士学位沦文武汉武汉理工大学，王毅，候解民，尚晨旭电容式油水界面液位传感器的设计中国仪表，白雪皎超声波油量测量仪的研究硕士学位论文吉林吉林大学，崔艳超声波油量测量仪的研究硕士学位论文天津天津工业大学，骆宇锋，高应俊，刘志麟，赵中华新型光纤液位传感器及其系统研究传感器术，余成波，传感器与自动检测技术北京高等教育出版社，陶红艳传感器与现代检测技术北京清华大学大学出版社，致谢本毕业设计论文是在我的指导老师姜老师的悉心指导下完成的。从开始的毕业设计讲课答疑，平时资料的搜集，直到现在毕业论文的最终完成，老师在每个阶段都激励着我们前进。几个月以来，老师在指导我们做毕业设计时那种兢兢业业孜孜不倦无怨无悔的精神给我们留下了深刻的印象，使我们学到了很多书本上学不到的知识，使我们明白了很多书本上学不到的道理。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。祝愿老师身体健康，工作顺利,感谢在大学期间教过我的各科老师，是你们的悉心教导才有我学业的进步和顺利的毕业，感谢你们,感谢在起愉快的度过大学生涯的的同学，感谢你们在学习和生活上给予我的帮助,电源系统运行系统出错报警和数据传输指示。采用四个按键实玑用户输入，当按键按下时，对应端口的信号呈低电平状态，上拉电阻可以保证在没有按下按键时，端口的信号呈高电平状态。图中的电容用于减轻和消除按键抖动造成的不确定现象，消除了按键抖动的影响。其中，数码管显示器如图图数码管动态显示电路Ω图动态显示电路第五章系统软件设计软件总体设计在进行软件总体设计时，应该采用结构化设计方法，即模块化自顶向下的设计方法。根据需求分析的要求，明确所要解决的问题，将个总的问题，明确为若干个部分，对每个部分给出软件解决方案，模块化设计有利于程序设计任务的划分，各独立模块允许被任意调用，使得整个程序结构清晰，组合灵活，维护调试方便。因为整个系统采用了和分别作为数据采集与处理模块单片机和电容传感器单片机，因此软件设计分成了两部分单片机程序设计和单片机程序设计。单片机软件总体设计数据采集与处理模块单片机完成了以下功能整个系统的初始化包括单片机端口的初始化，整个中断系统的初始化，串行通信初始化，定时器初始化，看门狗初始化，系统运行指示和显示初始化，设定值读取。人机交互功能包括系统运行指示灯显示系统运行状态，显示，用户按键的读取。通过串行通信控制电容传感器传送本段电容测量值，从而获取十段电容传感器的测量值对测量值进行处理，并计算出油气界面位置和油水界面位置，计算油层厚度并通过进行显示。通过按键操作能够读取十段电容传感器测量值，并通过进行显示，供用户调试使用。④传感器设置功能通过按键操作能够测量各段电容传感器在空管满油和满水状态下的电容值，并将这些电容值存入中，供每次系统重新运行时读取使用，该值将用于油气界面位置和油水界面位置的计算。通过按键操作能够设定判断油气界面和油水界面的阈值。定时检测各个电容传感器的工作状态，如出现通过指示灯报警，并在显示出错电容传感器为第几段。通过控制芯片，使用总线进行外部通信。单片机软件总体设计电容传感器单片机具有以下功能整个系统的初始化包括单片机端口的初始化，整个中断系统的初始化，串行通信初始化，定时器初始化，模块的仞始化，看门狗初始化。对电容测量电路传送的电压信号进行模数转换，采用极值平均软件滤波，对测量结果进行软处理，提高系统的抗干扰能力。通过串行通信接收单片机的控制信息，传送本段电容传感器的测量值。第六章结束语本传感器的设计这期间经历了选题，需求分析，原理的设计和改进，传感器总体设计，硬件各模块的设计，软件的设计，传感器的分析。总结所有工作，可以得到如下几点结论小电容量的检测足本系统的核心问题之，改进的直流充放电电容检测方法是种比较适合的方法。小电容检测的最重要的问题，是如何最大限度减少线路电容和元件电容的干扰。通过改进传感器结构，采用数许多问题必须予以考虑，这些问题主要有在测罩得到传感器电容值之后计算液面的高度需要知道各个介质的介电常数，但是各介质的介电常数并不是个固定的值，而是个随着各种条件变化而变化的值。原油或者其他油品的介电常数与其含水率有关，在正常环境下，油水混合之后静止段时间后，因为油水互不相溶且油和水的密度不同导致油水分离，油浮于水的上方，两者界面分明，油中的含水率相对固定，通过测量我们可以根据公式计算出此时油的介电常数。但是在复杂的海洋环境下，有着复杂的物理化学变化，海水的运动也会导致油和水也相互撞击，互相渗透，导致油的含水率有很大的变化，因此很难确定油的介电常数。油水界面检测中的另介质海水的介电常数也是变化的，由于海水中含有各种矿物质和盐分，不同区域的海水中含有的矿物质和盐分是不同的，即便是同区域这些物质的含量也会有轻微的变化，这样势必会影响传感器的测量精度。温度对于不同介质介电常数也有定得影响，尤其是水的介电常数受温度的影响是非常明显的，如表所示，在度时水的介电常数约为，而温度达到度时，水的介电常数下降到，变化是比较的大的。因此油水界面检测中温度对介电常数变化的影响所导致的测量误差是必须要考虑的。表水的介电常数与温度的关系温度介电常数通过传统电容式液位测量的原理介绍，可以知道该方法适合测量两种介质单界面的位置，而并不适宜用于二种介质的油气油水界面双界面的检测。因此，必须要对传统电容式液位测量方法进行改进，使之适应双界面位置的测量。油与水的分界面并不是个清晰的界面，而是个随着油的含水量由大到小变化的从水到油的过渡带，称之为乳化层。传统电容式液位测量方法依靠的是介电常数进行计算，乳化层的介电常数无法确定，凶此该方法很难确定乳化层的位置，传感器所能够检测到的只是个近似的界面，凶此如何处理近似晃面并确定油水界面的位置是个必须要考虑的问题。由此不难看出，在油气油水双界面检测的应用中，传统电容式液位测量方法有各利局限性，在应用到油气油水双界面检测时会遇到很多问题从而导致测量精度不高，甚至是非常不理想的程度。因此，要将电容式液位测量方法应用到油水界面检测中，需要对传统电容式液位测量方法进行改进。分段电容式液位测量的原理分段电容式液位测量的原理分段电容式液位测量是将传统电容式液位测量中的段圆柱形电容传感器分成了Ⅳ段相互独立的圆柱形电容传感器，每段相互并联，相互