新型超声波油品密度检测仪的设计研究

论文摘要

石油和石油产品的密度是其重要的理化性质之一,对其进行准确的测定具有很重要的现实意义。随着科学技术的进步,传统的密度计量方式已经很难适应当前的密度计量工作。本文针对当前我军油库收发油、加油站加油过程中密度计量存在的问题,在分析了现有各种适用于油品密度在线检测方法的优缺点的基础上,设计出了一种新型超声波油品密度检测仪。近些年来,超声技术得到了广泛的应用,本课题在研究现有的超声波时差法密度计和相位差法密度计的基础上,针对它们的不足,提出了一种新的测量技术——超声波传播时间整零分测技术,从很大程度上提高了密度在线检测的精度。本文深入研究了这种新的测量技术的实现方法,根据在线检测装置的设计指标和要求,提出了密度仪的设计方案,并完成了仪器所需的硬、软件设计。仪器采用数据采集和数据处理分理的结构,即单片机/PC机的结构,其中单片机主要完成数据的采集工作,而数据处理部分则在计算机中完成。详细分析了温度变化对油品密度及超声波在油品中的传播时间的影响,采用牛顿插值对采集的数据进行处理,与以往通过公式计算相比,极大地提高了检测结果的精确度。软件中还利用数据库作为牛顿插值的强大支持,在实际应用中随着数据量的动态增加,就会使插值区间缩短,所选插值点与仪器所测数据之间的线性关系越来越好,从而不断提高检测的精度。利用新型超声波油品密度检测仪对成品油进行了实验,采集了大量数据,并进行分析,得出利用本仪器检测油品密度具有性能稳定、响应速度快、精度高、使用方便、成本较低、抗爆性能好等特点,可以满足在线检测的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 绪论
• 1.1.1 油品密度检测的现状及主要问题
• 1.1.2 油品密度检测的发展趋势
• 1.2 几种油品密度在线检测方法的分析
• 1.3 本论文采用超声波检测油品密度的可行性分析
• 1.4 研究新型超声波油品密度检测仪的意义
• 1.5 论文的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 密度的影响因素分析及密度计的设计要求
• 2.1 密度与温度的函数关系
• 2.2 密度与压力的函数关系
• 2.3 密度计的主要设计技术指标及要求
• 2.4 本章小结
• 第三章 超声波测量技术基础理论
• 3.1 超声波的主要物理特性
• 3.2 超声波测量技术的种类
• 3.3 超声换能器的分类及主要性参数
• 3.3.1 压电换能器的工作原理及其优点
• 3.3.2 换能器的主要性能指标
• 3.3.3 发射换能器和接收换能器之间的匹配
• 3.4 本章小结
• 第四章 密度计设计的总体方案
• 4.1 时间差法超声波密度计
• 4.2 相位差法超声波密度计
• 4.3 本课题的设计方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 仪器的硬件电路设计
• 5.1 硬件电路中的主要部分
• 5.2 仪器硬件的总体原理框图及理论上可以达到的精度
• 5.3 本章小结
• 第六章 动态数据处理方法
• 6.1 动态测试数据的特点
• 6.2 仪器所采用的数据处理方法
• 6.2.1 五点三次平滑
• 6.2.2 牛顿插值
• 6.3 本章小结
• 第七章 仪器的软件设计
• 7.1 下位机（单片机）的软件设计
• 7.1.1 单片机与 PC 机通信软件的设计
• 7.1.2 单片机控制软件的设计
• 7.2 上位机（PC 机）的软件程序设计
• 7.2.1 PC 机软件功能介绍
• 7.2.2 PC 机与单片机的接口程序的设计
• 7.2.3 数据处理程序的设计
• 7.2.4 数据库程序设计
• 7.3 本章小结
• 第八章 仪器的试用情况及结果分析
• 8.1 柴油的实验数据及结果分析
• 8.2 汽油的实验数据及结果分析
• 8.3 实验中可能带来误差的因素分析
• 8.4 本章小结
• 第九章 总结与展望
• 9.1 本仪器设计上的总体特点
• 9.2 本论文的主要成果
• 9.3 本仪器今后的发展思路
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间研究成果
• 附录