油罐多参数测量系统

油罐液位和油水分界面等参数的测量，要求较高精度和良好的本质安全性能。目前常用的液位测量方法大多以电信号进行测量和传输，因而带来了防燃防爆等问题。
    针对特殊工况下的测量现场要求，提出光推动油罐多参数测量系统，理论分析和实验研究相结合实现了该测量系统的样机模型。该系统具有把传统的差动电容传感器测量液位原理与光纤功率、信号传输相结合的特点。 首次把光推动理论用于油罐多参数测量系统，实现了单光源推动多个传感器的独特方案。该系统采用三只差动电容传感器实现液位、油水界面等参数的测量，三只热敏电阻用于补偿温度变化对电容传感器测量精度的影响。
    论述光纤、光源和光探测器的特性，对LD—光纤、LED—光纤和PD—光纤的耦合效率进行详尽分析，为信号光纤、功率光纤的合理选择及LD的正确应用奠定理论基础。 设计光推动系统的总体方案。建立液位、油水界面等参数测量的数学模型，推导压力—电容的转换关系，阐述差动电容、热敏电阻的工作特性，为系统标定提供了理论依据。 在光推动系统中，探头的微功耗设计是关键技术。过大的探头功耗要求LD提供更大的光功率输出，因此在易燃易爆场合会产生不安全因素。探头采用全CMOS数字电路实现电容—脉冲宽度调制（PWM）—脉冲位置调制（PPM）、热敏电阻—PWM—PPM、电复合及光脉冲发射等功能，探头总功耗小于870μW。 光推动通道是整个系统的重要组成部分。通过下述方法可提供稳定、可靠的探头工作电压：LD—光纤的直接耦合方式，可实现20％左右的光耦合效率；采用多模光纤传输功率；选择升压变压器**佳变比提高光电转换效率；采取LD驱动电路光反馈以及致冷措施使其发光幅值稳定。实验中，采用20mW的GaAlAs LD，500m信号、功率光纤，系统工作稳定可靠。
    光推动通道具有较大的功率裕度，经计算其**大推动距离可达1.6km。 提出多路脉冲位置信号的单光纤传输方案，在二次仪表端采用精密脉宽甄别电路解调多路信号。采用高速数字电路构成的定时器实现脉冲宽度测量，分辨率可达ns级。单片机系统完成被测信号的识别和比值处理、各参数的计算及显示等功能，保证系统的测量分辨率、测量精度、高稳定性等技术指标。 进行光纤传输光推动油罐多参数测量系统的实验，包括压力—电容关系、温度标定、液位和油水界面标定、探头功耗测量、光功率通道及抗干扰特性等实验。
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