1、選用技術
本文研究采用的磁致伸縮液位傳感器具備高可靠性,、高精度,、易操作性、安全性出色,、自動化程度高等特點,，在波導脈沖原理支持下，起始和終止脈沖的測量能夠保證位移量的準確得出,，存在1mm的分辨率和0.5mm的計量精度,。在磁性浮子驅(qū)動下，磁致伸縮液位傳感器能夠?qū)橘|(zhì)液位連續(xù)測量,，在測量重復性方面的表現(xiàn)也較為出色,，輔以設置的軟密封法蘭，在法蘭蓋上開螺紋,，磁致伸縮液位傳感器的安裝和維護能夠更好實現(xiàn),。需將擋環(huán)和浮球卸下后進行軟密封法蘭安裝，在法蘭蓋上擰緊液位計,，擋環(huán)和浮球安裝后依次裝回容器,。
2、設計目標
以處理器S3C6410作為超高精度磁致伸縮液位儀的控制核心,，高精度的時間測量基于時間數(shù)字轉換器實現(xiàn),，磁致伸縮液位測量器的外接可完成罐車液位精確測量。聲波傳感器與該時間測量方案的結合可同時實現(xiàn)聲波回波時間高精度測量,，結合油品體積與罐車液位的關系模型,，油品體積測算可同時完成，溫度傳感器可用于油品體積在固定溫度下的反推,。對于設計涉及的姿態(tài)傳感器,，其屬于基于微機電系統(tǒng)的高性能技術測量系統(tǒng)，研究使用基于四元數(shù)的三維算法和特殊數(shù)據(jù)融合技術,，實時輸出零漂移三維姿態(tài)方位數(shù)據(jù),，具體以四元數(shù)和歐拉角表示，以此滿足移動式油罐的傾斜檢測需要,，通過自動液位補償,，即可更準確測量液位。為得到HART接口正常輸出,，固定溫度下的油品體積能夠由此順利獲取,。本文研究的超高精度磁致伸縮液位儀用于移動式罐體，需實現(xiàn)不同溫度不同情況下罐車內(nèi)油品真正有可比性的超高精度測量,，液位誤差,、體積誤差控制需分別控制在1mm,、0.1%內(nèi)。
3,、硬件框架
基于發(fā)出詢問脈沖到接收返回扭應力脈沖的時間差,，磁致伸縮液位傳感器可實現(xiàn)液位高度計算，扭應力脈沖反射后且被接收器接收時,，檢測出的扭應力脈沖會向電信號轉換并送入信號處理系統(tǒng),，放大后處理后進入電壓比較器?；谌⌒盘柕臅r刻,，電壓比較器向時間數(shù)字轉換器芯片發(fā)送嘀嗒信號，發(fā)射脈沖和反射脈沖間的時間差由時間數(shù)字轉換器芯片完成計算,，經(jīng)由串行外圍設備接口的時間數(shù)據(jù)送至微控制處理器,。液位數(shù)據(jù)在由微控制處理器處理后，通過轉換和調(diào)制,，分別由數(shù)字信號HART協(xié)議和模擬量4-20mA信號輸出。
微控制處理器接收HART接口數(shù)據(jù),，信號處理后接入姿態(tài)傳感器和磁致伸縮傳感器,，另外通過脈沖接收和脈沖發(fā)射送至超聲波傳感器，其信號處理存在類似于磁致伸縮傳感器的原理,，因此采用相同信號處理系統(tǒng)完成超聲波信號處理,，輔以信號通道選擇開關，設計得以實現(xiàn)分時復用,，信號的多通道處理順利完成,。本文設計的超高精度磁致伸縮液位儀能夠綜合應用溫度傳感器、姿態(tài)傳感器及磁致伸縮液位計,，輔以罐容表查詢,，即可準確測量移動式罐體的罐容。選擇高速微控制處理器接入傳感器的輸出數(shù)據(jù),，具體選擇ARM11系列,，設計成本和開發(fā)難度可由此下降。
本文設計的超高精度磁致伸縮液位儀主要具備以下幾方面特點：
第一,，存在不能折彎的磁致伸縮探測桿,，波導絲損壞帶來的靈敏度下降問題能夠有效規(guī)避；
第二,，在接卸油環(huán)節(jié),，由于傳感器原理接卸油管口設置，油品流動壓力可能帶來的損壞問題有效規(guī)避,，測量精度不會受到影響,；
第三,，浮子與容器壁不會出現(xiàn)碰撞，基于活動靈活的浮球,、螺紋（法蘭蓋上開螺紋）與容器的牢固連接,、保持垂直的探頭，儀器作用能夠更好發(fā)揮,；
第四,，通過接地處理和接觸良好的通信線路，接地螺栓上得以連接雙芯雙絞屏蔽電纜和地線屏蔽層,，在防爆穿線盒上設置接地螺栓,，盒外接地端子與罐體的接地點相連接；
第五,，選用的磁致伸縮液位計為PVDF軟纜材質(zhì),，能夠得到較為準確的顯示數(shù)據(jù)和正常的通信信號，連接穩(wěn)定性也較高,。
