超声波液位变送器的设计与实现

设计采用CH32V103C8T6微处理器为主控,采用RCWL-9623超声波测距信号处理模块实现非接触式液位测量,并通过专用变送芯片GP8101S和GP8301将测量液位数据变送为0~5V和4~20mA的电压和电流信号。信号的处理采用了均值滤波算法,可以有效地平滑和降噪信号。软件设计则实现了数据的实时采集、处理、显示及通信功能,并考虑了噪声抑制和误差校正。实验测试证明,该系统测量精度高、响应快、稳定性好,满足多种应用场景需求。

基于单片机的造纸用液位自动化控制系统研究

为切实应对以往造纸用液位控制系统依赖于自动控制机理构建控制电路所造成的液位控制精确度低与自动化程度低等问题,由嵌入式技术重焕液位控制系统活力着手,针对造纸碱回收蒸发工段黑液液位控制需求,基于52单片机和超声波传感器搭建了液位自动化控制系统。系统测试结果表明,以单片机与传感器相结合的液位控制系统精准度高、自动化程度高,且安全稳定性更高,不仅可充分适应当前追求无人化、高效化的造纸工业生产体系,还可普遍推广应用于其他工业领域。

高含硫天然气净化装置过滤器液位计引管失效分析

介绍了某大型净化厂脱硫单元原料气过滤器失效的问题,对过滤器液位计引管直管段及焊接法兰进行化学成分、金相组织、断口形貌等分析,探讨失效的主要原因。结果表明,原料气过滤器失效的原因是过滤器的材质不符合要求,长期处于偏低温度和酸性介质环境中导致原料气过滤器氯化物应力腐蚀失效。准确掌握设备失效成因,有针对性地采取防护措施,对于确保装置长周期安全运行具有重要的意义。

一种基于液位仪系统的加油站V_(20)油品损溢考核简便算法

依据多年实践和管理经验,利用现有的液位仪系统数据,摸索出一种基于液位仪系统的加油站V_(20)油品损溢考核简便算法,可以快速简便地计算出被管理单元(加油站、县公司、市公司等)的V_(20)油品损溢率,特别是对油品进销存过程中温度变化较大的加油站,能够剔除掉“虚假损耗”的影响,相对真实地还原被管理单元的损溢管理水平,为科学、公正的管理和考核提供了有力的数据支撑。

基于离散马尔可夫模型的液位感测系统分析

阐述一种新的测量原理及测量电容结构,其利用模型计算传统式电容液位测量方法中测量介质介电常数数据,分析定期标定的原因。新系统根据液位变化、介电常数、电容量关系,实现高精度测量。

圆筒型FPSO压载舱液位测量仪表选型与应用

本文主要研究圆筒型FPSO压载舱液位测量仪表的选型和应用方法,介绍了圆筒型FPSO舱室布置特点,压载舱内部介质对于仪表材质和防爆防护等级要求,以及压载舱液位测量常用液位仪表及安装方式,可以为其他项目提供参考和借鉴。

一种电容式液位传感器在燃油液位测量中的应用

在飞机运行过程中,对飞机燃油进行准确的检测,是保证飞机燃油系统正常运行的一个关键环节,对于完成飞行任务、保障飞行安全和社会安全,有着重要意义。燃油测量装置的测量精度、可靠性和可维护性对飞机的整体性能有着重要的影响。随着现代科技的快速发展,社会对于燃油测量系统的性能、精度、可靠性等方面有了更高的要求。针对燃油液位测量,国内外采取的技术和产品很多。传统使用的传感器包括浮子式传感器、电容式传感器,随着科学技术的发展,近年来也逐渐出现了许多新型的传感器,如光纤液位传感器、超声波式液位传感器、导波雷达式液位传感器等。

基于智能控制算法液位控制系统的实现

利用西门子S7-1500系列PLC模组和MCGS触摸屏,实现对双容水箱系统的液位恒值控制和水箱液位的实时监控。在不需要建立被控过程的数学模型的前提下,采用了模糊控制和模糊积分控制两种智能控制算法对液位进行控制,并分析了两种智能算法的优缺点。通过现场实验证明了模糊控制算法存在静态误差,而加入积分控制后误差可以被消除。该系统具有可视性强、控制效果好等优点。

营养液浓度动态调控和液位高度对水培叶用莴苣生长及品质的影响

以半结球叶用莴苣品种富兰德里为试材,在深液流水培(DFT)模式下研究了营养液浓度动态调控和液位高度对叶用莴苣生长及品质的影响。结果表明:随着营养液浓度调控幅度的提高,叶用莴苣生长指标和可溶性蛋白、可溶性糖、VC等品质指标均呈先上升后下降的变化趋势,以每8 d提高0.36 mS · cm^(-1)处理的效果最好,叶片长、叶片宽、叶绿素a含量、总叶绿素含量、根系活力、地上部和地下部鲜质量及干质量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、VC含量均显著高于其他处理,其中地上部鲜质量较其他处理提高了22.3%~57.9%;不同营养液液位高度对叶用莴苣生长和品质的影响存在显著差异,12~16 cm液位高度处理的植株生长和品质总体上优于其他处理,4 cm液位高度处理的效果较差。

基于混叠模态Lamb波能量衰减特性的液位检测研究

提出了一种利用混叠模态Lamb波检测液位的方法。利用具有单侧液体负载的Lamb波的频散方程求得了相速度频散曲线,分析了波的离面位移和接收信号能量衰减的关系,选择激励了对液位变化敏感的Lamb波模态。仿真计算了不同角度入射波对应的混叠接收时域信号及其对应的能量。实验测试结果表明,包含B4模态波为主的混叠波的检测区分度远高于其他模态混叠波和纵波,该结果与理论计算相符。

光加热光纤光栅阵列液位测量方法研究

安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位。实验中,将掺钴光纤与密集光栅阵列紧密固定在一起,将1.5 W的泵浦光输入衰减系数分别为0.71 dB/cm和0.28 dB/cm的掺钴光纤中,沿着光传播的方向,温度变化均呈指数函数衰减。液位测量的精度与范围由主要取决于泵浦光功率、掺钴光纤吸收系数,经对比最终选定0.28 dB/cm的掺钴光纤作为液位实验的加热光纤。实验测量了不同液位下的温度场分布,证明了利用测量温度分布来测量液位的可行性,液位变化范围0~88 mm以内的误差为2 mm。所提出的传感系统结构简单,成本低廉,在液位测量方面具有潜在的应用价值。

浮选槽液位高度和泡沫层厚度测量系统设计

在金矿浮选过程中,矿浆液位高度和泡沫层厚度是一个关键的技术参数,对金矿的出金率有很大影响。针对浮选槽中泡沫层厚度难以测量的问题,设计了一种基于阻抗测量的金矿浮选槽液位高度及泡沫层厚度测量系统。该系统使用32个电极测量31组阻抗数据,根据浮选槽矿浆与泡沫导电性能不同的特点,通过阻抗分析仪判断各电极所处位置并计算得出液位高度和泡沫层厚度。经实验验证,该系统可直接测量出液位高度和泡沫层厚度且效果理想,为金矿浮选中液位的实时控制提供了基础。

准确检测液位的光纤Bragg光栅弹性膜片传感器

为了准确测量液位,研制了一种耦合光纤布喇格光栅和弹性膜片的液位传感器。该传感器由两个光纤光栅(FBG_1和FBG_2)、弹性膜片、弹性橡胶密封垫片、空心管(导气管)和光纤光栅固定装置组成。光纤光栅固定装置材料为聚甲基丙烯酸甲酯。FBG_1和FBG_2固定在弹性膜片表面。FBG_1用于监测液位高度和温度。将FBG_2封装在不锈钢毛细管中进行温度检测,消除液相温度变化对液位测量的负面影响。为了提高传感器检测液位的线性度,实验研究了弹性膜片厚度对液位测量结果的影响,并在此基础上研究了液位变化率和外部振动对液位测量精度的影响。结果表明,当弹性膜片厚度为2 mm时,传感器检测液位的线性范围为0~380 cm,灵敏度为(19.65±6.3)pm/cm。该传感器可在0~100 cm/min液位变化速率和0~5.27 mm/s外部振动强度范围内准确监测液位,最大检测误差为7.2%。

基于图像识别的深海RMR液位测控系统设计研究

无隔水管泥浆循环钻井(RMR)是一种新兴的绿色环保钻井技术,旨在解决没有泥浆循环通道的开放水域钻井中泥浆排放带来的材料损耗和环境污染等问题。创新的泥浆循环液位测控系统解决了开放水域钻井浑浊视界下泥浆-海水交融区域界面识别难题。泥浆循环液位测控系统由泥浆液位测算系统与泥浆液位控制系统组成,首先将收集的井口泥水图像传输至泥浆液位测算系统得到测算泥浆液位,然后基于测算泥浆液位与预设泥浆液位的偏差,利用泥浆液位控制系统自动调节泵量,使井口液位维持在预设水平。通过搭建陆地测试试验台进行试验,验证了RMR液位测控系统能够较为准确地识别井口液位并且自动控制泵的流量,能够自动应对井涌与井漏等状况,整体性能可靠,实现了深海钻探技术装备的原始创新。

川西北含硫气井分离器液位控制方式优化及仪表选型研究

川西北高压含硫气井投产以来,各采气单井分离器液位调节阀全部采用两位式控制方式,投产初期运行正常,但随后逐渐出现调节阀磨损、阀杆连接件卡阻、卡死不动作等故障。为解决上述问题,从液位检测仪表、分离器调节阀、液位控制方式三个维度开展应用效果对比和适应性分析,总结出一套高压含硫气井分离器液位控制推荐做法。并将研究结果在相似高压含硫气井推广应用,效果良好。这为各类分离器液位调节找到了一个新的解决思路,可为类似装置的方案设计提供参考。

水箱液位控制特性的分析与研究

为了分析阀门开度在液位控制过程中的控制效果,利用单容水箱作为研究对象,建立了整个控制系统的数学模型,并利用Simulink仿真平台观察液位高度变化曲线,进而分析了阀门开度对液位偏差的影响。仿真结果表明,在较短时间内,系统即可达到稳定状态,在第6 s加入扰动后,第7 s就能恢复至稳定状态;水箱的横截面积对系统达到稳定状态的时间有一定的影响,横截面积越大,达到稳定状态的时间越长;进出水阀门开度越接近时,液位高度偏差值越小;在进水阀门为全开状态时,随出水阀门开度的增加,液位偏差先增加后减小,在开度为10%时,偏差达到最大值0.12。

基于微波原理的高精度液位传感器

本文提出并演示了一种基于微波谐振原理的带有电阻消能结构的高精度液位传感器,在0~50 mm的量程范围内,分辨率可达微米级。微波谐振原理传感器第一反射点是传感器自带的固定点,第二反射点为液面,即为可变点,两反射点之间形成谐振腔结构。当液面的高度发生变化时,第二反射点发生移动,会导致两个反射点之间的距离发生变化,因此改变谐振腔长,通过测量谐振腔长的大小即可确定液位的变化量。同时,所加入的电阻在提高量程范围的基础上,还大幅提升了频谱质量和测量精度。实验结果表明,该液位传感器在0~50 mm的量程范围内具有1μm数量级的分辨率和-1.927 2 mm/mm(谐振波长变化/液位)的灵敏度。该新型微波液位传感器具有机械鲁棒性强、易于制造、成本低和高分辨率等优点,有望应用于水利水电的量水堰监测等领域。

基于容器内壁反射能量变化的液位超声检测方法

置于液罐外壁液面高度附近处的收发探头发射声束透过罐壁在其内壁产生一投影面积,提出利用液体在该投影面积中的占比与能量之间的关系来检测液位的变化。计算探头接收到的回波信号能量,该能量值与液面高度成反比,由此定征液面位置。搭建试验系统,采集回波信号,将算得的接收能量值代入占比面积表达式得到相对探头的液面位置。计算的液面位置与实际液面位置相吻合,两者的误差仅小于2.465 mm。有限元仿真计算也验证了探头接收能量与液位变化的关系。

基于FDC2214的非接触式液位检测系统的设计

为解决有腐蚀性、易气化、易固化等特殊液体液位测量的问题,提出了一种基于FDC2214电容式传感器的非接触式液位测量系统。设计了由STM32F103主控芯片、FDC2214电容传感器等组成的非接触式液位测量硬件系统,通过对电容值变化量与温度的变化曲线进行数据分析,搭建了对应的温度补偿系统。此外,系统采用卡尔曼滤波算法对测量数据进行滤波处理,有效地提高了系统的测量精度和稳定性。实验测试结果表明:液位测量系统对10组不同的液位进行测量,液位计灵敏度为190.5 pF/m;液位测量系统可以在不改变液体容器结构的情况下完成液位测量;卡尔曼滤波算法可以有效提高液位计的测量精度和稳定性。

基于卷积神经网络的气井油管液位下方气体泄漏声波检测

气井油管泄漏问题一直普遍存在于油气生产中。针对油管液位下方泄漏声波特性不明、识别困难的问题,建立了基于声波和卷积神经网络的气井油管液位下方泄漏检测方法。首先搭建了可视化的油管泄漏模拟试验装置,进行了典型工况下的泄漏声波检测试验,然后在时频域内分析了液位下方泄漏的声波信号,最后利用自主搭建的卷积神经网络模型用于油管泄漏检测,将声波信号经过短时傅里叶变换获取的时频图作为模型的输入进行模型参数训练。结果表明,液位下方泄漏声波均方根值和绝对均值随着泄漏流量、液位深度的增加而增大,液位下方泄漏声波时频谱明显区别于其他工况,所提模型泄漏识别准确率可达99.33%,与基于极限学习机,支持向量机的识别模型相比较,所提模型识别准确率更高,验证了所提方法的有效性。