1、總體路徑

通過(guò)幾何法計算確定油品體積與油罐液位的換算關(guān)系，基于不平整的罐車(chē)?？课恢每紤]，液位受到的傾斜角度影響也需要得到重視，需結合姿態(tài)傳感器提供的三維坐標描述信息進(jìn)行疊加。為簡(jiǎn)化計算，開(kāi)展三維坐標描述信息與罐體傾斜的數學(xué)建模，通過(guò)微元法建立無(wú)變化位時(shí)油面高度與橢圓形罐體罐容的定積分模型，結合等效數學(xué)思想，等效傾斜角度縱向變位狀態(tài)為無(wú)變位狀態(tài)，液體在傾斜放置時(shí)的體積能夠順利獲取，測量的傾斜角度通過(guò)姿態(tài)傳感器輸出，二次修正模型，保證超高精度磁致伸縮液位儀模型符合要求。以HART協(xié)議為對外接口，兼顧罐車(chē)油品體積數據輸出和液位計常用輸出。

2、細節要點(diǎn)

為精確計量液位，需要設法精確測量反射扭力脈沖時(shí)間，具體采用時(shí)間數字轉換器和電壓比較器，型號分別為T(mén)DC-GP2、MAX9202，以此完成回波信號時(shí)間測量，對于呈紡錘體狀包絡(luò )且近似于正弦波的回波信號，回波檢到時(shí)間設定為其兩波峰之間過(guò)零點(diǎn)，回波時(shí)間可比較發(fā)射波時(shí)間得出。

在電壓比較器的具體應用過(guò)程中，選擇雙比較通道協(xié)作形式，設定存在V1比較電壓的通道A，對于到達V1的檢測波形電壓，控制信號由芯片給出，通道B由此打開(kāi)，結合設置為0的通道B比較電壓，通道B能夠在波形電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)實(shí)現信號檢出，時(shí)間數字轉換器接收該信號，此時(shí)CPLD控制下的電壓比較值（通道A）變?yōu)榇笥赩1的V2，在V2由通道A檢出時(shí)，通道B關(guān)閉，電壓比較器的過(guò)零點(diǎn)檢測由此完成。對于變化趨勢最快的過(guò)零點(diǎn)時(shí)電壓，最小化計時(shí)誤差可同時(shí)獲取，時(shí)間精確測量能夠在超聲波流量計和時(shí)間數字轉換器支持下完成，存在50ps的典型分辨率。時(shí)間數字轉換器在受到START和STOP信號間計時(shí)，時(shí)間值獲取后由串行外圍設備接口進(jìn)行傳遞，最終送至微控制處理器。

在設計對外數據接口的過(guò)程中，超高精度磁致伸縮液位儀使用的協(xié)議為HART，其能夠滿(mǎn)足罐車(chē)油品體積數據輸出的寬量程和大數據量需要，4-20mA的液位計模擬量輸出也能夠同時(shí)較好滿(mǎn)足。對外數據接口設計采用DS8500型號的芯片作為HART調制解調器芯片，數/模轉換器型號為AD420。HART協(xié)議下允許最多存在兩個(gè)主設備，且能夠在第一主設備通訊不受干擾的前提下使用第二主設備，手持通信設備屬于典型的第二主設備，其能夠與監測、控制系統等第一主設備同時(shí)應用，HART調制解調器芯片可通過(guò)頻移鍵控實(shí)現載波頻率變化控制的調制，通過(guò)4～20mA的模擬信號實(shí)現傳遞及反饋。

具體設計需要初始化主程序，在看門(mén)狗復位或上電后，設置串口工作方式、波特率，基于準備接收狀態(tài)，上位機首先發(fā)出命令，低電平的載波檢測口觸發(fā)中斷，接收由此時(shí)啟動(dòng)。主機命令解釋完成之后，操作能夠隨之開(kāi)展，應答幀也能夠同時(shí)形成，最終將發(fā)送啟動(dòng)，SCI之后關(guān)閉。

綜上所述，超高精度磁致伸縮液位儀具備較高推廣價(jià)值。在此基礎上，本文涉及的設計目標、硬件框架、細節要點(diǎn)等內容，則直觀(guān)展示了超高精度磁致伸縮液位儀設計和實(shí)現路徑。為更好設計超高精度磁致伸縮液位儀，超高精度磁致伸縮液位儀的原位校準功能設計同樣需要得到業(yè)內人士高度重視。