开题报告----基于PLC的水箱液位测量系统的设计

1、附录：开题报告（或数据报告）附录：开题报告（或数据报告） 水箱液位测量系统的设计 1 选题依据 液位测量与控制是工业生产，如食品、制药、化工、石油等，交通运输，如飞机、船、 汽车等油箱液位， 大型储油罐、 城市供水与排水装置及水塔水位控制等必不可少的检测装置。 由此可见需要对液位进行监测与控制的场合非常多，而水箱液位的技术指标是许多工业场合 的重要参数，因此研制可靠且实用的水箱液位测量系统显得非常重要。同时，在一些特殊工 业现场，由于其使用环境和要求具有特殊性，要求液位测量装置具有高灵敏度、高精度、高 强度的性能，并在恶劣环境下具有持续稳定的工作状态。 本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利

2、用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光 纤液位传感器，它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。本设计中液体是水，是一 个浮子式液位传感器的简单应用实例，虽然比较简单，但其原理与其它复杂溶液液位测量的 原理基本相同。 浮子式光纤液位传感器是利用传统的浮子式液位计原理，再加上光纤传光系统按照一定 的机理组合而成，它最大的特性是除信号检测系统外，整个测量过程用的是纯光学及力学原 理，这个特性极大地拓宽了它的使用范围，同时它操作简单，误差较小，是较为理想的液位 传感器之一。许多实验结论表明， 此传感器的运用具有很大的实际意义， 因为传感器的构 造和制作工艺是筒单的， 不用复杂的光学元件， 而且价格便

3、宜， 经久耐用，具有很强的 实际应用性和扩展性。 2 研究内容和研究方法 21 研究内容 完成水箱液位测量系统方案论证；水箱液位测量系统的硬件选择；水箱液位测量系统的 电路设计。 22 研究方法 本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光 纤液位传感器，它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。课题中通过该液位传感器 采集液位信号， 经信号调理电路和放大电路对被测信号进行整理和放大后， 输出标准电信号， 液位的输出可采用数字显示或灯光显示，也可设计报警功能。 2.2.1 液位测量方法 传感器在工作时浮子总是浮在被测液面上，此时浮子受到钢绳拉力 T，浮力 F，

4、重力 G， 液面不动时，T+F=G，三力平衡，当液面上升的瞬间，浮子所受浮力有增大趋向，而拉力 F 还没来的及发生变化。此时，T+FG，所以浮子要随液面上浮直至达到新的平衡，当液位降 低时，原理相同。这样，浮子总是随液面的改变而上下浮动。通过钢绳的连接作用，液面的 改变量总与转轴转过的弧长相等，本传感器的转轴半径 r 与转盘的半径 R 比为 1：2，由此可 知，若光学转盘转过 x 弧长，则液位的改变量为=x2，这样根据盘的转动量很容易测出液 位的改变量。光学转盘上光栅窗的最小宽度为 0.8 mm，只需转盘转动的弧长达到 0.8 mm， 则光探测量器就有光信号通过，由以上分析可知被测液位就有 0.4 mm 的改变量，因此由光 栅的宽度确定该传感器的精确度为 0.4 mm，这是一般液位传感器所不能比拟的。根据该传感 器的精确度只要数出光学转盘转过的光栅窗数目 N，则被测液位的改变量h=N0.4 mm。 2.2.2 信号处理方法 实际测量液位的过程中，既看不到被测液面也看不到光学转盘，唯一能够得到的是信号 显示系统显示的光脉冲信号，所以实际操作时必须对所得信号进行分析才能得到要