原油储罐液位计的准确性对于储罐计量和储罐安全意义重大。当前大多数集输站仍然采用人工检尺测量储罐内的液位,导致自动化程度低、数据不准确,还给生产过程带来安全隐患。原油成分复杂、参数变化大,且原油的粘稠度大,会在封装表面产生挂油现象,导致现有测量仪器无法正常使用。为解决上述问题,本文开发了一款原油集输罐多相界面动态检测仪器。课题的主要工作主要包含以下几个方面。通过查阅文献调研了常见的原油分层界面测量仪器的种类、基本原理。设计了一种基于分段电容的方案,把检测仪器分成若干个结构相同的检测单元,每个单元拥有8个检测电容传感器。检测单元数可根据原油储罐高度灵活配置。所有检测单元通过CAN总线把数据传输到中控室的上位机进行数据分析。本方案避免了大量线束、降低了线束寄生电容的影响并提高了产品的一致性,提高了采集精度。根据整体设计方案设计了基于分段电容的平行双极板结构,并从静电场理论出发,建立了平行双极板分段电容结构在单一介质和两相介质中的电场分布模型。通过电场分布模型及电容数据验证了极板以及封装设计的可行性,为整个检测系统提供理论指导。介绍了原油分层界面测量仪器的硬件电路设计方案以及每个硬件模块的功能。设计了一种宽范围、高分辨率电容信号测量电路。该电路采用电荷放大电路进行电容测量,具有较高的分辨率,利用DAC调节电容测量范围,实现较大范围的电容值测量。电容检测电路的理论分辨率最高约为10-15F。研究了油水界面的相关算法,包括数据预处理算法以及界面分析算法。对比几种常见数据预处理算法,并选择了具有较好效果的中值屏蔽算法。采用了三种油水界面分析算法,包括经典K-means聚类优化算法、累积和界面快速算法和峰值过滤界面查找算法,经过验证,三种算法都能取得良好的计算结果,其中累积和界面快速算法和峰值过滤界面查找算法计算结果的准确率高且稳定以及程序容易实现。本文完成了原油多相界面动态检测仪器的上位机软件设计,包括对CAN通讯模块、数据库操作模块、基准值设定模块、实时数据显示模块、算法处理模块、罐内液位分层图形显示模块等模块的设计。上位机软件的测试结果良好符合预期。