依据国际性水上生态环境保护联合会1980年6月13日根据的MEPC.5（XⅢ）决定规定：为迅速和精确地测量废液舱壁的水油页面，务必在运输船上安裝主管部门所许可的合理的水油页面探测仪，在油水分离器受影响的和准备把水立即排到海中去的别的舱也需要有这类探测仪。为弥补中国该项空缺，研发本UIT水油页面探测仪。

简述

水油页面探测仪具有以下作用：

水油页面探测仪可检测气油页面、水油页面的部位。精确测量汽体溫度，油溫度和水溫度。

选用系统软件自校准方案设计简单化生产工艺流程，并提升气油页面、水油页面的部位及汽体溫度，油溫度和水溫度测量精度。

数显式液位数据处理方法数显仪表可系统对测量精度开展校准，数据处理方法，表明、报讯。

运用液晶显示屏器表明各种各样校准或精确测量信息提示、精确测量标值及状况信息内容。

水油页面探测仪包含带微控制器液位感应器、数显式液位数据处理方法数显仪表及绝缘层米尺构成。

图1 水油页面探测仪的体系构成图

图1中所显示， 带微控制器液位感应器由电容器感应器、容量精确测量脉冲调制电源电路、放大仪、A/D转化器、微控制器、串行通信插口及小型开关电源电路（图上未示出）构成;数显式液位数据处理方法数显仪表由串行通信、微控制器、液晶显示器及小型电源开关开关电源（图上未示出）等构成。

本探测仪相较别的目前液位仪、液位检测仪表，具有下列专长：

选用性能卓越的容量精确测量及调养集成电路芯片，提升测量精度，并且不会受到周边环境的危害。

用双CPU构成检测系统软件，以数据类型开展传送，提升仪器仪表的稳定性。

感应器配置微控制器对数据信号完成归一化处理后，以数据类型开展传送。

服务器的微控制器传输到模拟信号，开展预处理后再表明和报讯。

在感应器中只需提升非常少的硬件配置支出，便可额外别的感应器，如温度感应器测量温度，工作压力式水位传感器精确测量液态深层，以完成多主要参数的与此同时精确测量。

选用小型效率高开关电源电路集成电路芯片，提升电池的开关电源利用率。

液位感应器能够有汽车继电器輸出操纵型和串行通信数据信息輸出型，做为付商品。

液位感应器

本制定的水油页面探测仪选用物质转变型电容传感器。假定电力电容器为两平极构造，作绝缘层解决后的电力电容器两方面间渗入不一样的界质中，因为电力电容器中的物质相对性电极化指数不一样，容量是不一样的;而当电力电容器两方面处于两不一样物质的页面处，当液态物质的液位产生变化，也将造成电力电容器的电容器C也产生变化。做为页面探测仪其关键是后面一种，即检验电容传感器在气油页面、水油页面部位转变造成电力电容器的电容器C转变状况。

电容传感器处于空气中、渗入不一样液态或渗入不一样液态深层不一样，其容量的转变，选用专门的脉冲调制电源电路把容量变换占比工作电压輸出。在空气中相对性导热系数为1，电容传感器的容量为C0，经调养变换后输出电压为V0，在成品油中相对性相对介电常数增大，在水中相对性相对介电常数更高，电容传感器的容量将伴随着渗入不一样液态深层增加而增大，经调养变换后输出电压也将随着增大。这工作电压数据信号再经放大电路变大和A/D变换，获得不一样的A/D值。A/D值的尺寸说明感测器电力电容器所在的物质或吞没入油、水物质的深层。

本水油页面探测仪选用两安全通道A/D转化器，在其中一安全通道用以精确测量感测器电容传感器的输出电压，另一安全通道用以溫度数据信号的精确测量。微控制器操纵数据的采集并开展数据预处理后，以数据方式用一定文件格式根据串行通信把2个数据信息传输往数显仪表。

水油页面探测仪的重要元器件是电容器脉冲调制电源电路CAV414。CAV414是一种专为电容传感器而制定的实用性强、多功能集成电路芯片，该集成ic内涵盖有完善的数字信号处理模块。（见图二）CAV414集成ic含有标准震荡器，其振动頻率可由标准震荡电容器Cosc和Rosc来调节，标准震荡器推动2个同歩积分器，而在电阻器（Rcx1 W0）和Rcx2值一样时，电容器Cx1和（Cx2 Cx）则决策2个被推动的积分器的積分工作电压力度，即积分器的積分工作电压力度区别体现了电容器Cx1和（Cx2 Cx）的相对性容积差。CAV414具备很高的共模抑制比和分辩率。它的音频信号端可由低通过滤器来实现解决和限制，而带通滤波器的角频率和增益值也由好多个外接电子器件来调整，輸出数据信号力度也可由內部放大仪开展预变大，变大倍率可由RL1/RL2及R1/R2明确。

用CAV414来精确测量电容器，其电源电路如图所示2所显示，图2中，Cx为电容传感器，其值不大，运用中可将电容传感器置在空气中，调整电阻器W1，使（Rcx1 W0）和Rcx2在电容器Cx1和（Cx2 Cx）的默认值时使Vout輸出0工作电压。那麼，当电容传感器在气油页面、水油页面部位转变造成电力电容器的电容器Cx转变状况，使输出电压Vout产生变化。其由小到大变化趋势是：

电容传感器（1）在空气中→（2）逐渐渗入成品油，越浸越重→（3）所有渗入成品油中→（4）逐渐渗入水里，越浸越重→（5）所有浸没水里。明确RL1/RL2及R1/R2适度标值后，不会太难差别电容传感器之上五个部位。部位（2）即气油页面、部位（4）即水油页面，这也是页面探测仪测量关键，能够将部位（2）和部位（4）中的特殊渗入线的A/D值储存，用数字法较为电容传感器渗入该液态是不是超出特殊渗入线，便可明确气油页面或水油页面。

图2 电容传感器脉冲调制原理图

米尺和数显仪表

米尺既做为液位精确测量的标尺，也是向页面检测感应器供电系统和数据通信同轴电缆。米尺中的金属材料标尺与数据信息同轴电缆选用高韧性绝缘层材料相互之间及与外部绝缘层。

水油页面探测仪的数显仪表不仅用以表明页面检测感应器所在之处的页面、溫度信息内容，并且还可精确测量信息开展校正，其选用的led点阵式LCD显示屏不仅表明页面数据和气温数据信息，并且检测信息开展校正时选用汉语开展需要的提醒。使实际操作简要便捷。数显仪表还含有关闭电源维持的Fiash储存器，用以储存校准数据信息及必需的主要参数。为了更好地开展精确测量数据信息校正，数显仪表设定了一个功能键，键作用及相互配合实际操作以下步骤：

把JP1短收到ON 后按第一功能键，显示器表明《调试》，仪表盘进到数据信息校正情况。

按第二下功能键，显示屏表明《气油界面》后，应把检测感应器渗入油中，标尺线指向气油页面，平稳步动。

检测感应器逐渐精确测量处于气油页面时感测器电容器的A/D变换值，传输到数显仪表。

过一分钟待数据信息平稳后按第三下功能键;显示屏表明《油水界面》时，应把检测感应器渗入水油中，标尺线指向水油页面， 平稳步动。

一分钟内，数显仪表已获得平稳的气油页面感测器电容器的A/D值（A/D1），将值储存进Fiash储存器，与此同时，检测感应器逐渐精确测量处于水油页面时的感测器电容器A/D变换值，传输到数显仪表。

过一分钟待数据信息平稳后按第四下功能键; 显示屏表明《冰水混合物》时，应把摄像头渗入冰水混合物中， 平稳步动。

一分钟内，数显仪表已获得平稳的水油页面感测器电容器的A/D值（A/D2），将值储存进Fiash储存器，与此同时，检测感应器逐渐精确测量处于0℃时温度感应器的A/D变换值，传输到数显仪表。

过一分钟待数据信息平稳后按第五下功能键，返回精确测量情况。

一分钟内，数显仪表已获得平稳的在0℃时温度感应器的A/D变换值（A/D3），将值储存进Fiash储存器。

温度感应器选用与绝对温度成比的感应器AD590，其零点在-273.15℃，用0℃的A/D值作切线斜率校正点。

数显仪表仅用一个功能键，相互配合LCD显示屏页面信息内容表明，解决了水油页面探测仪的难题精确测量数据信息校正难题，应用一目了然便捷。

以后在开展气油页面、水油页面的部位检测时，数显仪表中的微控制器只需把检测感应器传输来的感测器电容器A/D值与A/D1及A/D2相较为，就可检测出感应器所到部位，在页面处载入米尺标尺，检测的气油页面和水油页面。

精确测量汽体溫度，油溫度和水溫度时，将温度感应器的A/D值运用A/D3开展切线斜率校准、计算得到溫度值送表明。与此同时，温度检测值还运用在对感测器电容器A/D值开展调整，以使页面部位精确测量更为精准。

总结

UIT水油页面探测仪已根据上海市仪表设备自动化控制系统软件检测检测所的多种检验，得到国家级别仪表设备防爆型安全性监管检验站发送给的《防爆合格证》 ;彻底做到国家技术监督局公布的《船用油水界面探测器技术条件》，获中国船级社授予的《型式认可证书》。已申请办理了专利权，现阶段处于公示公告中。商品投放生产制造一年多来，获得了较好的社会经济效益和社会经济效益。

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