电容式油水界面检测系统的设计
电容式液位检测的电路方案和详解
电容式液位检测电路方案和详解液体填充在极板之间，等效形成电容，液面浸没的多少会改变电容大小，从而间接反映液位的高低。
图1在测量的导体上我们使用的是吸液探针。
探针是一个空心的导体，具有一定的电容量，当探针接触到液体表面的瞬间，探针对地的电容会突然增加。
通过对电容数值变化检测就可以得知探针是否接触到页面。
图22.信号处理电路图3 液面检测原理图电路总共分为6部分1.方波发生电路2.高通滤波电路3.整流电路4.低通滤波电路5.电压比较器6.电平转换电路3.工作原理由液面检测原理可知，当探针碰到水面的瞬间，输入电容量会发生变化。
NE555产生一个方波，输入电压跟随器的波形为具有一定直流偏置的方波信号，当探针接触的时候，电容瞬间增大改变了方波信号的幅度并由于RC延迟变成了三角波，TEST1端信号变化如图。
图4 TEST1信号变化信号经过精密整流之后变成只有正电压信号，TEST2端信号变化如图。
图5 TEST2信号变化直流信号通过低通滤波器输入到电压比较器；电压跟随器的正向输入端连接一个数值较大的电容10uF。
在电容未发生变化的之前，正相输入端的电压永远大于反向输入端的电压，比较器的输出+5V，三极管导通，输入单片机信号为低。
当探针接触到液体表面的时候由于其幅值发生较大变化，输入正相输入端的电压突然减小而由于电容两端的电压不能发生突变，导致反向输入端电压高于正相输入端，此时比较器输出为-5V，三极管截止，输入单片机信号为高，TEST3端信号变化如图。
图6 TEST3信号变化但由于电容存储的电荷有限，经过一段时间正相输入端的电压将再次超过反向输入端，所以在接触液体的瞬间可观察到指示灯闪烁一下就立即熄灭。
通过设置单片机电平捕获便可判断探针是否接触到水面。
4．总结以上的思路只是针对液面进行，也就是说探针一接触到液面就会有信号，但无法检测探针进入液体的深度。
不过我们可以对电路进行改造，将比较器电路和电平转换电路去电，然后信号直接接到单片机的ADC引脚上，便可识别进入液面的深度。
电容式油水界面检测系统的设计
摘
石油和化工企业一直受到无法快速、准确地确定油水分离器中油水界面位置的问题的困扰，传统的测量方法不能很好的解决这一问题。本文提出了一种基于分段式电容传感器的油水界面检测系统的设计方法。
在对传统油水界面检测相关方法和技术研究的基础上，本文提出了分段式电容油水界面的检测模型；设计了基于C8051F410片上系统的检测系统硬件电路；详细描述了传感器结构；编写了单片机系统应用程序及上位机程序；通过实验对系统的整体性能进行分析和评价。
原理制成的。液体分界面的变化导致浮力的变化，而恰好这种变化可以用来检测液体的界面。优点是线性度较好、可以实现液位和界面同时检测，在污水沉降罐等开式容器中使用效果较好。缺点是由于其存在机械滑动部分，因季节或油的黏稠度变化而经常致使滑杆卡死，继而导致测量结果出现很大误差。
基于电容法的油水界面测量电路设计
ｔ ． ： 二 ｊ ａ Ｖ ． ， ， ， ／ ａ ｔ ｛ Ｖ
ｔ ： ｊ Ａ
． ｃ Ｒ … …
，
（ ２ ） （ ３ ）
： 二 ・ ｃ ／ Ａ ｌ Ｉ Ｖ ｇ ｎ —Ｖｆ ｎ州
参考文献 【 １ 】 何 祥宇， 陈磊． 基 于 电容传 感器 的油水界 面监控装 制 Ⅱ 】 ． 仪表技术 与传 感器， ２ Ｏ ｌ Ｏ （ ７ ） ： １ ０ — １ ７ ［ ２ ］ 王坤侠． 基于单 片机 的油水 界面检 测报警 系统设计Ｕ 】 ． 中原工学院学报， ２ ０ １ ０ （ ０ ６ ） ． ［ ３ ３彭勇， 】 张映辉． 光纤 油水界 面监 控仪研 制与应用Ｄ 】 ． 仪
陈茂 勇 牟海维
宁兆楠
乔
涛
【 摘要 】本文 以电容介质变化为感测元件 ，实 时检测油罐 内油水界 面的位 置，利 用单片机控制电容充放电 ，通过斜率精确测得 电容 ，准确确定 油水界 面位 置；实验表 明本
Байду номын сангаас
１ ． 引 言
Ｈ ＝（ Ｃ Ｄ） ／ （ Ｋ Ｒ）
在油 田开采 后期部分油井远 离生产 区块 ， ３ ． 介质检测 产 出液大 部分储存在 油井 旁的独立 油罐 中，为 该系统通 过主控 芯片Ｐ ｌ Ｃ ｌ ６ Ｆ ６ ９ ０ ，内部有 了及时掌握 油水在罐 中比例情况 ，需要及时检 比较 器和参考 电压基准 、通 过串 口实现 同Ｐ Ｃ 机 测油水界 面位置 ，为 分析油井上产 状况 ，原油 的通 讯 ，在Ｐ Ｃ 机端 对 串 口发送 的数据 进 行处 及时运输 提供参考 条件“ 。 当前采 用方法为玻 理，实现对 油水界面 实时监测 的 目的。测试 电 璃管可视 法 ，由于 受气候 、人 工条件等制约 ， 容为三角波 ，属于交流 信号 ，减少 了电容极板 不 能及 时准确 了解 罐 内情况 ，本文采用极板 电 腐蚀氧化 问题 。 容作为传 感器 ，实 时测量油 水界面测量方法 ， 测试 如 图１ 所示 ，在 测量 电路上采 用将脉 克服 了传统方法 的局 限性 Ｊ 。 冲信号经 过被测 电容 测量三角 波斜 率的方法 ， ２ ． 测量 原理 经验证测量精度达到Ｏ ． ０ ２ Ｐ Ｆ 。 电容法测量油 水界面主要是依据 油水介 电 常 数的不 同，导致在油水 界面不 同位 置时所得 出的电容值不 同的原理进 行检测 ，通过 利用 电 容检测 电路对 电容传感器 的容值进行 准确的检 测，将输 出信 号传送给 单片机 ，经过 单片机对 信号幅值及 斜率的检测 与计算得 出电容值 ，最 后经过公式换算得 出油水界面位置 Ｊ 。 电容 传感器 结构 为一根 长度为 Ｌ 、宽度为 Ｒ 、 间距为 Ｄ 、面 积为Ｓ 的两 块长 方形金 属板 ， 将金属 电极垂直放在 油水之 中在 水中部分 的长 度为 Ｈ ，介 电常数 为Ｋ，电极 与 水之 间 的 电容 Ｃ ＝ Ｋ Ｓ ／ Ｄ 。当电极确定之后 ，Ｋ 、Ｄ 、均为 常数 由 上 式可 以看 出， 电容传感器 的电容Ｃ 与传感 器 电极 在 水中 的长 度Ｈ 为线性 正 比关系 ，测 出电 容Ｃ 的值 即可 求 出ｈ 。
基于电容法原油高含水测量系统设计
展。随着我国国民经济的快速增长，对石油的需求 采的压力问题，保持油井本身的压力，所以必须对油
量也迅速增加，需求矛盾日益突出。我国已经由石 田进行大量注水，导致了原油含水率的不断提高，原
收稿日期：2017-11-02 稿件编号：201711132
油含水率成为油田的重要指标之一。
基金项目：国家自然科学基金面上资助项目（51574087；51374072）
摘 要 ：针 对 高 含 水 原 油 的 含 水 率 测 量 问 题 ，设 计 了 一 种 由 电 容 传 感 器 组 成 的 测 量 系 统 进 行 测 量 。
首先对原油高含水率的测量原理进行了分析，利用被测介质的物理特性对传感器进行设计。为了
Байду номын сангаас
实 现 对 电 容 传 感 器 的 电 容 值 进 行 测 量 ，设 计 了 一 种 由 积 分 器 以 及 被 测 电 容 等 组 成 的 电 容 测 量 电
第 26 卷 第 17 期 Vol.26 No.17
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2018 年 9 月 Sep. 2018
基于电容法原油高含水测量系统设计
韩 建 1，刘 鹤 1，黄 颖 2，牟海维 1，马 跃 1
（1.东北石油大学 电子科学学院，黑龙江 大庆 163318； 2.大庆油田第六采油厂第四油矿 黑龙江 大庆 163318）
作者简介：韩 建（1976—），男，吉林吉林人，硕士，教授。研究方向：油井信号检测及测井仪器方法。 -116-
韩 建，等 基于电容法原油高含水测量系统设计
如何能够准确的检测原油的含水率成为当下需 要 解 决 的 一 大 问 题 ，因 此 原 油 含 水 率 检 测 设 备 成 为 油田的一种重要检测仪器。原油含水率检测设备的 研 究 与 设 计 也 变 得 十 分 急 迫 ，含 水 率 测 量 设 备 不 但 用 来 准 确 的 测 量 含 水 率 ，同 时 可 以 用 来 准 确 的 评 价 石油开采价值并制定相应开采方案的重要指标。它 对 于 油 井 的 出 油 层 位 ，预 测 油 田 的 开 发 寿 命 具 有 重 要代表意义[5- 。 7] 油田开采过程中，综合考虑设计合 理的开采方案，节约成本。本文在此背景下，提出了 一种利用电容传感器测量原油含水率的检测方案， 并针对电容测量硬件电路进行了主要研究 。 [8-10]
油库安全监测系统传感器设计八(电容式液位传感器设计)
I西安石油大学本科课程设计课程设计课程《安全检测技术》课程设计题目油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计）电子工程学院安全工程专业安全1002班学号201005040224 学生指导老师徐竟天二○一三年六月《安全检测技术》课程设计任务书题目油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计）学生姓名学号201005040224 专业班级安全1002班设计内容与要求课程设计主要完成某油库安全监测系统硬件设计中电容式液位传感器的选型、应用及接线等。
要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。
要求熟悉相关传感器的原理与硬件结构，学会计算机监测系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监测系统硬件方案中传感器部分的能力。
课程设计内容及基本要求如下：1.熟悉油库工艺流程、监控目标及监控要求。
2.学会常用的各种传感器（温度、流量、压力、液位等）参数及使用，了解其工作原理。
3.课程设计中以电容式液位传感器为主，详细介绍所选液位传感器的工作原理、硬件组成、测量电路、使用时的注意事项。
详细介绍所选液位传感器的厂家产品参数、接线、特点等参数。
4.完成监测系统硬件方案设计，画出原理图。
5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。
起止时间2013年6月17日至2013年6月23日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日第一章绪论1.1 油库油库指用以贮存油料的专用设备，因油料具有的特异性用以相对应的油库进行贮藏。
油库是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。
油库是油气运输过程中的一个重要环节，它直接关系到外输原油的质量，其工艺特点是系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变且系统过程中流程多变。
电容式智能水分测定仪的研制
电容式智能水分测定仪的研制电容式智能水分测定仪的研制摘要：水分是农产品质量评估的重要指标之一，传统的水分测定方法通常运用于实验室环境，费时费力且不便携。
为了解决这一问题，本文设计并研制了一种基于电容原理的智能水分测定仪。
该仪器结构简单、测量精度高，且具备便携、操作简便等优点，为水分测量提供了一个有效的工具。
1. 引言水分是农产品品质的重要指标，不同农产品对水分的需求也有所不同。
因此，准确测定农产品的含水量对于农业生产和商品检验具有重要意义。
传统的水分测定方法有烘箱法、红外干燥法等，但这些方法存在测量时间长、操作繁琐等问题，难以满足快速准确测定的需求。
2. 电容式智能水分测定仪的设计本文设计的水分测定仪采用电容原理进行测量，其结构包括测量电容器、信号采集与处理模块以及人机界面模块。
2.1 测量电容器测量电容器由两块平行电极板组成，电极板之间填充一定量的样品，样品的水分含量会导致电容器的电容值发生变化。
采用平行电极板的设计可以有效提高测量精度，并且方便清洗和更换样品。
2.2 信号采集与处理模块信号采集与处理模块主要由电容值采集电路和数据处理芯片组成。
电容值采集电路通过测量电容器的电容值，将信号转化为电压信号并通过传感器进行采集。
数据处理芯片负责接收和处理采集到的电压信号，并通过算法将电容值转化为相应的水分含量。
为了提高测量的准确性，还需要进行温湿度补偿和校准。
2.3 人机界面模块人机界面模块包括显示屏、按键和提示灯等。
显示屏用于显示测量结果和相关信息，按键用于选择测量模式和设置参数，在仪器工作过程中起到控制作用。
提示灯用于指示测量状态和结果，减少误操作。
3. 水分测定仪的实验与测试为验证设计的水分测定仪的可行性和有效性，进行了一系列实验和测试。
首先，利用标准样品对仪器进行校准，确保测量的准确性。
然后，选取不同农产品样品进行水分测定，将结果与传统方法进行对比。
实验结果表明，所研制的水分测定仪的测量精度和准确性均达到预期要求。
新型油水界面测量系统设计和使用
ａ ｅ ｓｔ ｔ ｕｏ ａ ｙ ｆ ｒ ｅ ｍ ｅ ｈ ｏ ｉ ｕｉ ａ ｋｓ ｓ ｉ ｔ ｏｄ ｅ ． Ｔｈｅ ｅ ａ ｅ ｍａ ｙ ｋｉ ｓ ｏ ｉ ｕ ｄ ｎｄ ｄ ｎ ｉｙ ｗｉｈ ｂ ｙ ｎｃ ｏ ｃ ｔ ｏｄ ｆ ｒ ｌｑ ｄ ｔ ｎ ｉ ｎ ｒ ｕｃ ｄ ｒ ｒ ｎ ｎｄ ｆ ｌｑ ｉ
ｔ ｓ ｔ ｒ ｉ ｌ ｉｅ ｈｏ ｅ ｍｅ ｅ ｓ ｓ ｉ ｔ ｄ， ｍｏｓ ｈａ ｍｏ ｎｇ ａ ｔ ａ ｄ ａ ｙ ｏ ｍ ｔ ｖｅ ｖｉ ｐ ｒ ｓ ｎ ｅ ｓ ｔ ｂｌ ｃ ｏ ｋ． Ｔｈｉ ｓ ｌ ｔｏ ｉ ｂ ｓ ｄ ｎ ｈｅ ｓ ｏ ｕ ｉ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｔ
式测 量 ， 度低 ， 水界 面测量 精度 更低 ， 且传感 精 油 而
器 校 油 水 界 面 测 量 系 统 ｒ克 新
从 事 精 密仪 器 和 自动 化仪 器 仪 表 的研 发 工 作 ２ ｏ余 年 ， 任 北 京 达 现
奇新 技 术 研 究 所 Ｃ ＴＯ。
油水 双液 体 、 一 液 体 储 罐 液 位 测 量 如 图 １ 单 ，
图 ２所 示 。
罐 区 自动化 管理 。 目前 油库 液位 仪 表 种 类 繁 杂 ， 进程 度 不 一 ， 先 质 量 不齐 ， 度 较低 。近年 引 进 了 雷达 液 位仪 ， 精 应 用 于容量 较 大的储 罐 液 位 测 量 ， 是 价格 昂贵 ， 但 并
第 ４ ７卷
第 ２ 期
石
油
化
工 自 动
化
Ｖｏ． １ ４７． Ｎｏ ．２
Ａ ｐ ｉ． ２ ｒ １ ０ｌｌ
２１ ０ １年 ４月
Ａ ＵＴ ＯＭ Ａ＇Ｉ ） Ｉ ＰＥＴＲ（ ＿ Ｉ （ Ｎ Ｎ 、 ）ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ Ｉ Ｉ ＤＵ ＳＴＲＹ Ｎ
基于电容传感器的油水界面监控装置
（ｃｏｌ ｆ ｈｓ ｓ ｎ ｌ ｔｎｃａｄＩｆ ｍ ｔｎ ｕｙｎ ｏ ａ Ｕ ｉ ｒｔ，Ｌ ｏａｇ ７ ２ ｈ ａ Ｓｈｏ ｏ Ｐ ｙｉ ｄＥｅ ｒ ｉ ｎ ｏ ａｏ ，Ｌ ｏａｇＮ ｒ ｌ ｎ ｅ ｉ ｃａ ｃｏ ｎｒ ｉ ｍ ｖ ｓｙ ｕｙｎ ２ ，Ｃ ｉ ） ４１ ０ ｎ
摘 要 介 绍 了基 于电 容传 感 器 的油 水 界 面监 控 装 置 的 设 计 思 想 ， 阐述 了 电容 传 感 器 的 工作 原 理 和 该装 置 的 监 测
原 理 。 装 置单 机 工 作 时 ，单 片机 处 理 数 据 ，通 过 显 示 装 置 显 示 油水 界 面 的信 息 ，并控 制 外 设 实现 储 油罐 的 自动放 水及 动 态液位 的显 示 。设 计 了 串行 通 信 接 口 ，以便 进 行 系统 的 扩展 ， 实现 Ｐ ｃ的 集 中控 制 。
在原油 的采收 和储运过 程 中 ，油 中的水 分 沉 降在
容器 的底部 ，占据 油罐容积 ，只有 将水排 出 ，才能 充 分利用 容器 的容 量 。因此 ，油 水界 面的检测 是 实现水 位 自动 控制 的重 要一环 。为解 决这一 问题 ，利用 油水
水 ，所 以导 电能力更 强 ¨ 。 其工作 原理 ：设 涂有 绝缘层 的金属 电极垂 直放 在
固定 常数 。 由上式 可 以看 出 ，电容传 感器 的电容 Ｃ与
传感器 电极 在水 中的长度 ｈ为线 性正 比关系 ，测 出电
用单 片机实现 信号检 测 、计算 及显示 ，并设 置 有 串行
通 信 模 块 。该 装 置 既 可 单 机 工 作 ，又 可 构 成 基 于 Ｒ ４ ５总线 的多 机监控 系统 ，实 现储 油 罐放 水 的集 中 Ｓ８
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目前，国内外的研究人员对油水分界面检测技术进行了大量的研究，已经有很多界面检测仪应用到了实际生产之中，常见的界面计有差压式、超声波式、光纤式、浮球式、射频导纳式、短波吸收式和雷达式等等。
（1）差压式界面仪
差压式界面仪是根据油水密度不同，可以通过检测不同位置的压力以反映储油罐不同位置的油水混合物密度。从理论上来讲，通过水和油的密度关系不但可以测量界面位置，还可以计算出不同位置的含水量。然而，在实际生产过程中发现，目前市场上适用于储油罐测量的压力表很难满足精度要求。同时，由于矿化度、破乳剂、各种聚合物的影响，导致油和水的密度很接近，进而无法进行有效测量。
Key words: Oil-Water interface；Electrical capacitance tomography；C8051f410 MCU；
Small capacitance detection
第一章
1.1
在石油、化工行业的生产中，常常需要用到一类设备有效地去除油品中的水分，一般称为油水分离器。含有水分的油品进入分离器后，由于密度不同，水和油上下分离形成一个界面。如何能及时准确地判知油水界面所在位置，及时开闸放水，准确地停止放水或是开始抽油，是油水分离器使用的关键所在。
（2）超声波界面仪
超声波界面仪是通过将超声波发生器和接收器放入油罐中，利用超声波在油和水中传播速度的不同来测量界面位置的。其优点是有效地克服了挂油问题，但由于发送和接收距离限制，导致其精度下降，不能实现储油罐油量的准确计量。
（3）射频导纳界面仪
射频导纳界面仪以射频阻抗理论为基础，通过被测介质呈现的阻抗特性反映油水界面位置，由于其具有测量范围大、可以克服矿化度和挂油影响等优点而被广泛应用。它在传统电容式液位计的基础上进行了改进，增加了探头根部抗黏附、抗冷凝的功能。但是该方法仅通过电导率一个参数很难完全反映油水乳化层的状态，这就使得射频导纳界面仪无法跟随乳化带的变化，在现场应用中其误差通常为几十厘米，最大误差可达1米，很难满足生产要求[2]。
（4）浮球式液位界面仪
浮球式液位界面仪是基于力学平衡原理制成的。液体分界面的变化导致浮力的变化，而恰好这种变化可以用来检测液体的界面。优点是线性度较好、可以实现液位和界面同时检测，在污水沉降罐等开式容器中使用效果较好。缺点是由于其存在机械滑动部分，因季节或油的黏稠度变化而经常致使滑杆卡死，继而导致测量结果出现很大误差。
（3）设计了基于C8051F410片上系统的检测系统硬件平台，对每一路极板信号进行有效采集、快速处理，就地显示，通过按键可以对量程和报警上下限进行调整，并可通过串行接口将检测数据送至上位机进行存储及显示，对整体硬件进行了调试；
（4）对单片机系统应用程序和上位机程序进行了编制并调试；
（5）结合自制分段式电容传感器油水界面测量系统，进行了实验测试，并对实验结果进行了分析。
在油田生产中，开采出的原油在采油计量站进行计量后进入联合站。经过计量、加热进入一级沉降罐，沉降分离后送至中间罐，经过脱水泵脱水、二次加热后进入二级沉降罐，分离后的原油进入电脱水器进行最后的处理，达到含水率标准后送到成品油储罐。在整个过程中，都需要进行油水界面的测量，这对油品的含水率、处理过程的监控和生产成本的控制都是非常关键的。为实现油水分离，需要知道储罐内原油及水的准确位置，通过对油水分界面位置的准确监测，及时调整排水量及排油量。如果控制不当不但会造成生产的浪费和环境污染，还会存在冒罐等安全隐患，因此油水界面检测是实现油水分离、储油罐水位自动控制非常重要的环节[3]。
（5）光纤油水界面监控仪
光纤油水界面监控仪是根据光纤的传输功率随外界介质折射率的变化而变化这一特性而工作的。这种传感器具有灵敏度高，现场不带电，安全可靠的优点，但是由于适应不了罐内温度高、腐蚀性强等复杂的工况，导致无法应用于原油储罐的油水界面测量。
（6）短波吸收界面仪
短波吸收界面仪是基于介质对短波吸收的理论，将电能以电磁波的形式辐射到以乳化态存在的油水介质中，依据油水吸收电能的差异来检测两种介质的含量。现阶段的短波界面仪，由于标定和使用中容易出现过度灵敏和迟滞，因此阻碍了其大规模应用。
（7）雷达式界面仪
雷达物位计的天线发射以光速传播的极窄的微波脉冲，当碰到被测介质表面时，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。但由于电磁波的传播速度极高，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小，因此也具有一定的测量误差[4]。
上述常用界面仪的使用均受到各自某些本身特性的限制，在使用过程中仍存在检测精度不高、工作不稳定等问题。随着石油工业的大规模发展及新的检测技术的不断涌现，高精度、多功能、网络化、智能化界面仪越来越成为油水界面检测仪器的发展趋势。
早在19世纪末20世纪初，国外就已经出现了关于油水分离的理论。1904年Hazen根据实践经验提出了“浅池理论”，对推动油水分离技术的发展起到了至关重要的作用。60年代末80年代初，国外主要研制和使用的是各种钢带浮子界面计。这类仪表的主要缺点是机械摩擦影响了检测精度，而且浮子在滑动杆上容易被卡住。随着对检测精度要求的不断提高，出现了伺服式界面计，由于其使用了伺服电机，减小了因机械摩擦而引起的误差，提高了灵敏度，其计量精度得到极大地提高。这一时期的典型产品是美国VAREC公司生产的2500型钢带浮子界面计和6500型伺服式界面计以及荷兰NRAF公司的SH型伺服动力界面计等。德国的ENRAF-ONIUS公司于80年代末期推出了串式电容界面测量系统，该系统采用多级串式电容界面传感器。90年代中期，曼彻斯特理工大学的电子工程系成功地研制出了分段电容阵列法，但这种方法对电容传感器的制作工艺要求很高，而且对安装维护的要求也很高。同期，美国研制出了磁致伸缩界面计，这种传感器同时可以测温，具有很高的测量精度，缺点是不适合测量粘稠的原油[13]。
1.3
为了迎合石油工业中检测仪器自动化的发展趋势，结合生产中油水分离器的实际需求，根据设计要求，设计了基于分段式电容的油水界面测量系统，本次设计的主要内容包括：
（1）对传统油水界面检测技术与方法的研究基础上，提出了分段式电容检测方法，可以克服传统电容传感器测量精度低，易受介质性质和温度干扰的问题；
（2）根据分段式电容传感器输出信号小的问题，对常用微小电容信号检测电路进行了研究，设计了微小电容的交流法测量电路；
吉林化工学院毕业设计说明书
电容式油水界面检测系统的设计
The Design ofCapacitiveOil-WaterInterfaceDetectionSystem
学生学号：
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
职称：
起止日期：2012.2.27 - 2012.6.15
吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology
目前，国内油田普遍采用的是重力油水分离方法，在对原油进行气液分离和固体杂质分离后，将其输入油水分离罐中。由于油和水的比重不同，经过一段时间的静置，原油中的水会到沉降到分离罐的底部，然后将水层和油层分别引出，这样就实现了油水分离的目的。为了提高油水分离罐的利用效率，需要不时将水放出，这就要求能够准确地测量油水界面。实际生产过程中，由于受到温度、粘度、电场强度等因素影响，油水界面通常是厚薄不等、含水不均的过渡带。界面过渡带的复杂特性增加了界面检测的难度，而界面的检测控制的好坏将直接决定脱水后原油含水是否超标，所以油水界面的检测非常重要。在油田实际应用中，界面检测的准确性常受介质的物理性质、化学性质、工作环境的影响，各种原理的界面检测仪表具有不同的适应性，原油生产中的油水界面测量是国内工业过程测量领域的一个难题，多年来一直未得到合理的解决[1]。
Oil and chemical companies have been unable to quickly and accurately determine the oil-water interface position of the troubled oil-water separator, the traditional methods of measurement can not be a good solution to this problem. This paper presents a design method of oil-water interface detection system based on a segmented capacitance sensor.
On the basis of the detection methods and techniques for the study of traditional oil-water interface, the oil-water interface segmented capacitive detection model; design a detection system based on the C8051F410 chip hardware circuit; a detailed description of the structure of the sensor; the preparation of single-chip system applications and host computer program; through experiments on the overall system performance analysis and evaluation.
The experimental results show that the system can be better to complete the detection of oil-water interface, the detection accuracy in the measurement range of 1m up to 1mm, to meet the oil-water interface testing requirements. This paper presents the design method to meet the development needs of the modern oil industry, has some potential applications, and similar applications with a certain reference value.