1、總體路徑?

通過幾何法計算確定油品體積與油罐液位的換算關系，基于不平整的罐車停靠位置考慮，液位受到的傾斜角度影響也需要得到重視，需結合姿態傳感器提供的三維坐標描述信息進行疊加。為簡化計算，開展三維坐標描述信息與罐體傾斜的數學建模，通過微元法建立無變化位時油面高度與橢圓形罐體罐容的定積分模型，結合等效數學思想，等效傾斜角度縱向變位狀態為無變位狀態，液體在傾斜放置時的體積能夠順利獲取，測量的傾斜角度通過姿態傳感器輸出，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協議為對外接口，兼顧罐車油品體積數據輸出和液位計常用輸出。

2、細節要點?

為精確計量液位，需要設法精確測量反射扭力脈沖時間，具體采用時間數字轉換器和電壓比較器，型號分別為TDC-GP2、MAX9202，以此完成回波信號時間測量，對于呈紡錘體狀包絡且近似于正弦波的回波信號，回波檢到時間設定為其兩波峰之間過零點，回波時間可比較發射波時間得出。?

在電壓比較器的具體應用過程中，選擇雙比較通道協作形式，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，結合設置為0的通道B比較電壓，通道B能夠在波形電壓過零點時實現信號檢出，時間數字轉換器接收該信號，此時CPLD控制下的電壓比較值（通道A）變為大于V1的V2，在V2由通道A檢出時，通道B關閉，電壓比較器的過零點檢測由此完成。對于變化趨勢最快的過零點時電壓，最小化計時誤差可同時獲取，時間精確測量能夠在超聲波流量計和時間數字轉換器支持下完成，存在50ps的典型分辨率。時間數字轉換器在受到START和STOP信號間計時，時間值獲取后由串行外圍設備接口進行傳遞，最終送至微控制處理器。

在設計對外數據接口的過程中，超高精度磁致伸縮液位儀使用的協議為HART，其能夠滿足罐車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較好滿足。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協議下允許最多存在兩個主設備，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應用，HART調制解調器芯片可通過頻移鍵控實現載波頻率變化控制的調制，通過4～20mA的模擬信號實現傳遞及反饋。?

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

綜上所述，超高精度磁致伸縮液位儀具備較高推廣價值。在此基礎上，本文涉及的設計目標、硬件框架、細節要點等內容，則直觀展示了超高精度磁致伸縮液位儀設計和實現路徑。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內人士高度重視。
審核編輯：湯梓紅