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一种便携式汽油标号检测仪的设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了一种由C51单片机控制的便携式汽油标号检测仪,对该系统的测量原理和控制器的硬件结构进行了说明,介绍了软件主流程结构及其模块化设计。通过与传统油介质检测方法的比较,说明了该系统各项性能的优越性及其广泛的应用价值。
  关键词:电容CAN总线RTOS面向对象
  
  随着近年来我国经济的快速发展,汽车逐渐走入普通家庭,人们对汽油的消费也多了起来。由于汽车发动机对汽油的指标有严格的限制,使用指标不合格的汽油会损坏发动机;于是,对汽油标号的检测就变得重要起来。为此,设计了一种便携式油介质检测仪,用它可以实现对汽油标号的实时检测,从而满足了市场上实际应用的需要。
  
  1测量方案的实现
  
  1.1设计原理
  
  1.1.1背景知识
  
  汽油的标号是由其辛烷值确定的。辛烷值是测定汽油抗震性能的一种指标,辛烷值越大,汽油的抗震性能越好。由于异辛烷的抗爆性最好,所以将它的抗爆性定为100,也就是辛烷值为100。其它燃料的辛烷值是通过与异辛烷比较来确定的,如93号汽油的抗爆性是异辛烷的93%,这种汽油的辛烷值就定为93。
  
  1.1.2模型的建立
  
  现采用电容电测的方法,以电容为传感器,以相对介电常数为相关变量,间接测定汽油辛烷值。汽油是具有电气绝缘性能的液体混合物,粘度低、流动性好、挥发性强,这些特点为使用电容式传感器直接测量其相对介电常数创造了有利条件。
  
  由电工学知识可知,平行板间的电容为:
  
  C=ε0·εr·S/b
  
  其中?熏ε0=8.85415×10-12F/m,为真空的介电常数;εr为相对介电常数(在空气中εr0≈1)。
  
  平行板电容式传感器在空气中的电容为:
  
  C0=ε0·εr0·S/b
  
  式中,S为平行板的面积;b为平行板的间距。
  
  同一传感器在汽油中的电容为:
  
  C=ε0·εrn·S/b
  
  于是有:
  
  C/C0=εrn·εr0≈εrn
  
  所以,汽油的相对介电常数εrn约等于同一传感器以汽油为介质时的电容值C与以空气为介质的电容值C0之比。对同一品质的汽油,该比值为一常数。于是,可以通过测定浸入待测油品中的电容传感器的电容值C来得到待测汽油的相对介电常数εrn。
  
  图2电路原理图
  
  通过大量实测数据,得出汽油的辛烷值Yn与其相对介电常数εrn之间存在着函数关系,即:
  
  Yn=Y0-k·εrn
  
  其中,k为斜率参数;Y0为截距参数。
  
  这些参数需要根据实际环境在现场由试验标定设置。
  
  1.2硬件设计
  
  本装置的测量原理框图如图1所示。
  
  这里选用了MAX038高频精密波形发生器作为整个电路的核心器件,产生高频方波。MAX038的工作频率范围为0.1Hz~20MHz;输出波形可以是三角波、正弦波、

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