石油产品蒸馏实验仪中流量检测方法研究

论文摘要

石油产品蒸馏实验仪是检测油品性能的一种重要仪器,广泛地用于石油、化工、铁路等许多行业。现有的石油产品蒸馏实验仪普遍存在手工操作、测量精度不高、测量可靠性受人为因素影响等缺点。随着科学技术的不断进步,提高该检测仪器的自动化水平已成为必要。在石油产品蒸馏实验仪自动化改造过程中,蒸馏流量的检测是一个棘手的难题。由于蒸馏实验时被测流体流动的特殊性,常用的流量检测方法在此均不适用。本文针对石油产品蒸馏实验仪微小流量、无压差、不充满管道、断续流动的特点,提出了几种可能的微小流量检测方法,并进行了实验分析。在此基础上,设计了一种新的实时流量检测系统。该系统采用CIS(Contact Image Sensor——接触式图像传感器)作为图像采集设备,采用PIC16F877 单片机作为控制处理核心,具有精度较高、控制简单、成本低等优点,克服了现有常用微小流量检测方法的不足,能对一些特殊的微小流量进行实时检测。在深入了解CIS 的结构和工作原理,并在实验分析的基础上,提出了用CIS 检测透射光的新方法来获取物体的图像信息。在线状光源照明条件下,用光学成像原理和光线追迹的方法,结合Trcepro 模拟仿真软件,建立了光屏上光强分布的模型和光强分布曲线,获得了透明玻璃管的成像特性。在此基础上,完成了基于CIS 的微小流量实时检测系统的设计和调试,包括CIS驱动模块、CIS 视频信号处理模块、单片机控制数字信号处理模块、单片机显示及控制模块等硬件电路的设计以及数据采集模块和数据处理模块等系统软件的编制。整机调试和测量结果表明,所有软、硬件设计基本能达到预定目标,为石油产品蒸馏实验仪的自动化改造打下了良好的基础。基于CIS 的石油产品蒸馏流量检测系统能准确快速地识别微小流量变化,其性能稳定、结构简单、抗干扰能力强、功耗低、体积小、成本低,具有极高的性价比。这种新颖的流量检测方法可推广应用于其它需要检测微小流量的场合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪言
• 1.1 石油产品蒸馏实验仪结构与工作原理
• 1.2 石油产品蒸馏实验仪的用途
• 1.3 国内外现状
• 1.4 石油产品蒸馏实验仪自动化改造的必要性
• 1.5 石油产品自动蒸馏仪中流量的测量
• 2 几种微小流量测量方法的探讨
• 2.1 现有的小流量测量方法
• 2.2 滴落频率法
• 2.3 体积法
• 2.4 各方法的优缺点对比
• 2.5 频率法用于蒸馏流量测量的实验研究
• 2.6 本系统选用CIS 法的原因
• 3 基于CIS 的蒸馏流量测量系统研究
• 3.1 CIS 技术介绍
• 3.2 光路和光源的分析设计
• 3.3 CIS 驱动时序的设计
• 3.4 CIS 视频信号的处理设计
• 3.5 数字信号处理模块设计
• 3.6 系统调试和分析
• 4 总结与展望
• 4.1 论文总结
• 4.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文目录