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[摘 要]随着机动车辆的日益增多以及人工检定的不可靠性，研究自动化程度较高、准确性能稳定的燃油加油机检定装置很有现实的必要。本文介绍了一种基于传感器技术及单片机技术的燃油加油机自动检定系统（组成和原理），并通过和过去燃油加油机自动检定装置进行对比，讨论了该装置的技术优势。
[关键词]燃油加油机 自动检定系统 研究
中图分类号：U473.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0247-01
随着国民物质生活水平的不断提高，我国汽车总数达到了一个惊人的数字，且仍在继续增长，使加油工作面临着更大的挑战，不仅使加油站的数量日益增多，还使燃油加油机的检定工作日益加重。有鉴于此，研究并设计出一套具有较高自动化程度且稳定性能良好的燃油加油机检定装置已经刻不容缓。燃油加油机自动检定系统的研究，不仅有助于劳动强度的降低，还助于工作效率的提升。
1.燃油加油机的自动检定系统设计
本文所介绍的燃油加油机的自动检定系统，不仅能自动采集液位高度以及标准金属量器内的温度，还能准确计算出标准金属量器的标准容量值钱，具有十分重要的现实意义。
该自动检定系统包括四大部分：1）标准金属量器；2）液位测量部分；3）温度测量部分；4）数据采集系统。[1]
1.1 标准金属量器
结合工作实践以及相关数据计算，主要标准器决定选用二等标准金属量器（100L）。然后，对标准金属量器的结构进行相关设计与改造，使其满足以下条件：1）具有人工读取液位高度区；2）具有磁致伸缩液位计读取区；3）脖颈分度值应满足二等标准金属量器的相关要求；4）为避免重复回油的发生，要求配有车载1000L量器。
标准金属量器的原理如下：1）计量颈的直径决定了标准金属量器的准确度等级，另外，前者的分度值直接决定了后者的最大允许误差。当罐体满足具体的使用要求时，那么标准金属量器在实际的应用环节则不会因为应力变化而造成容积的变形；2）计算标准金属量器的容积值时，需要确定以下两点，一是0点刻度对应的容积值，二是计量颈的分度值，二者都可利用计量检定量值通过溯源的方法进行确定；3）将液位高度和计量颈分度值相乘，将得到的数值再加上0点对应的容积值，最后结合材质介质膨胀系数以及温度值进行修正，便可计算出标准金属量器的有效体积值。[2]
1.2 液位测量部分
该部分和标准金属量器计量颈相互连通，并将磁致伸缩液位计安装在导流管中，通过这样的结构实现对计量颈中油品液位高度的准确测量。
利用磁致伸缩原理制造而成的磁致伸缩液位传感器是一种集中高精度、长量程线性以及绝对位置测量等优点为一体的液位传感器，能够实现对容量罐液面以及界面位置的精准测量。该传感器不仅供电方式多样，而且接线方法灵活，在实际应用中极为简单便捷，能够提供各种测量、控制以及检测所需的各种条件。另外，该传感器由于非接触测量方式的应用，在一定程度上避免了因摩擦或者磨损等不利因素而导致的缩减使用寿命的弊端。磁致伸缩液位传感器不仅性能稳定，而且适用寿命较长，再加上具有极佳的环境适应性，因此具有较高的推广价值。磁致伸缩液位传感器的工作原理如图1所示：[3]
1.3 温度测量部分
将两个铂电阻温度计安装在磁致伸缩液位计液位磁尺中，以实现对加油枪出口处理以及标准金属量器内油品温度的准确计量。铂电阻温度计是基于热电阻原理制作而成的。某些半导体和金属导体的电阻值能够随着温度的变化而变化，将这些有规律的变化转化为电信号，再通过一系列数字化处理，便可实现计量温度的目的。
制作热电阻环节，重点在于金属材料的选用。所用到的金属材料应具有以下特点：1）具有较高的电阻率及电阻温度系数；2）具有较小的热容量及热惯性；3）电阻值和温度值之间最好存在近似线性的关系；4）物理性质及化学性质要稳定；5）制造成本经济合理。[4]
1.4 数据采集系统
通过具有便携式仪表盒的单片机实现对计量颈液位高度以及温度信号的准确采集，再利用单片机的输入功能以及计算功能实现数据的输入，还有示值误差的相关计算。
本文所讨论的数据采集器是基于单片机原理而设计一种手持式数据采集器，不仅具有体积小、精度高等的优点，还具有制作成本低，可满足实际需要等优点。
该手持式数据采集器的外壳为当前电子市场上应用较为成熟的手持式外壳，在相关配件（芯片）的选用方面也是如此。其具有6大功能：1）电源处理功能；2）键盘输入功能；3）AD转换处理功能；4）液晶显示功能；5）通讯功能；6）数据处理功能。
该燃油加油机的自动检定系统，通过车载电源逆变24V、5V为单片机、磁致伸缩液位计和Pt100铂电阻温度计供电，同时由单片机采集标准金属量器计量颈液位高度和温度值，然后计算出标准容积值，最终确定示值误差，从而完成对燃油加油机工作性能的合格判定。
该燃油加油机的自动测量系统如图2所示：
2.该燃油加油机自动检定系统的优势
和过去的燃油加油机自动检定系统相比，本文提出的系统具有如下优势：1）通过高精度磁致伸缩液位计的应用，其分辨率达到了0.1mm，误差控制标准±0.01%FS，重复性误差控制标准为±0.01%FS。通过计算和实践可知，当其分辨率精度达到0.4mm便可满足使用要求。由此可见，它在精度等级方面大大超过了过去使用的超声波液位计以及电容式液位计，因此在可靠性与准确度方面获得了大幅度的提升；2）该检定系统通过内嵌的方式在磁致伸缩液位计的液位磁尺内部直接植入铂电阻温度计，不仅有利于温度的准确测量和快速测量，还不会对标准金属量器的计量性能产生不良的影响；3）其传感器在制作过程中严格按照GB3836.1-2000《爆炸性环境用防爆电器设备通用要求》中规定的标准，所以抗爆性能极佳，能够满足实际的安全需要；4）通过单片机技术的运用实现了供电和信号采集的集成化处理，即将二者置于同一根屏蔽线内。通过较长线路的合理利用将单片机数字采集器放置在车厢内部，有效防止了各种外界干扰。另外，该采集器终端设计中采用了 16 位 AD 转换模块技术，大大提高了数据采集的准确性，同时采用了12864 液晶显示模块以实现数据的输出、显示功能。这种简便大方的设计效果，使得该种采集器能够很好地适用户外操作；5）该套燃油加油机自动检定系统，只有两个部分需要人工操作，一是加油枪加油，二是时间计量，其他检定步骤大体上实现了过程自动化，数据准确化以及工作方便化。在计量领域，该系统若能批量制造，且生产成本得到有效控制，那么其将具有十分广阔的推广空间。[5]
3.结语
该燃油加油机自动检定系统在研制与应用过程中，实现了传感器技术和单片机技术的有机结合，通过磁致伸缩液位传感器采集液位高度值，通过铂电阻温度计采集温度值，通过数据采集器（基于单片机原理）计算出燃油加油机的示值误差，最大程度避免人工方式检定燃油加油机的诸多不足，如人为因素导致的误差偏大，或者工作人员劳动强度偏大，又或者检定工作效率不高等，因而极具推广价值。
参考文献
[1] 臧京.燃油加油机的自动检定系统设计与实现 [D].吉林大学.2012.
[2] 曾文贞.浅析加油机检定中温度对示值误差的影响[J].计量与测试技术.2011 （11）.
[关键词]燃油加油机 自动检定系统 研究
中图分类号：U473.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0247-01
随着国民物质生活水平的不断提高，我国汽车总数达到了一个惊人的数字，且仍在继续增长，使加油工作面临着更大的挑战，不仅使加油站的数量日益增多，还使燃油加油机的检定工作日益加重。有鉴于此，研究并设计出一套具有较高自动化程度且稳定性能良好的燃油加油机检定装置已经刻不容缓。燃油加油机自动检定系统的研究，不仅有助于劳动强度的降低，还助于工作效率的提升。
1.燃油加油机的自动检定系统设计
本文所介绍的燃油加油机的自动检定系统，不仅能自动采集液位高度以及标准金属量器内的温度，还能准确计算出标准金属量器的标准容量值钱，具有十分重要的现实意义。
该自动检定系统包括四大部分：1）标准金属量器；2）液位测量部分；3）温度测量部分；4）数据采集系统。[1]
1.1 标准金属量器
结合工作实践以及相关数据计算，主要标准器决定选用二等标准金属量器（100L）。然后，对标准金属量器的结构进行相关设计与改造，使其满足以下条件：1）具有人工读取液位高度区；2）具有磁致伸缩液位计读取区；3）脖颈分度值应满足二等标准金属量器的相关要求；4）为避免重复回油的发生，要求配有车载1000L量器。
标准金属量器的原理如下：1）计量颈的直径决定了标准金属量器的准确度等级，另外，前者的分度值直接决定了后者的最大允许误差。当罐体满足具体的使用要求时，那么标准金属量器在实际的应用环节则不会因为应力变化而造成容积的变形；2）计算标准金属量器的容积值时，需要确定以下两点，一是0点刻度对应的容积值，二是计量颈的分度值，二者都可利用计量检定量值通过溯源的方法进行确定；3）将液位高度和计量颈分度值相乘，将得到的数值再加上0点对应的容积值，最后结合材质介质膨胀系数以及温度值进行修正，便可计算出标准金属量器的有效体积值。[2]
1.2 液位测量部分
该部分和标准金属量器计量颈相互连通，并将磁致伸缩液位计安装在导流管中，通过这样的结构实现对计量颈中油品液位高度的准确测量。
利用磁致伸缩原理制造而成的磁致伸缩液位传感器是一种集中高精度、长量程线性以及绝对位置测量等优点为一体的液位传感器，能够实现对容量罐液面以及界面位置的精准测量。该传感器不仅供电方式多样，而且接线方法灵活，在实际应用中极为简单便捷，能够提供各种测量、控制以及检测所需的各种条件。另外，该传感器由于非接触测量方式的应用，在一定程度上避免了因摩擦或者磨损等不利因素而导致的缩减使用寿命的弊端。磁致伸缩液位传感器不仅性能稳定，而且适用寿命较长，再加上具有极佳的环境适应性，因此具有较高的推广价值。磁致伸缩液位传感器的工作原理如图1所示：[3]
1.3 温度测量部分
将两个铂电阻温度计安装在磁致伸缩液位计液位磁尺中，以实现对加油枪出口处理以及标准金属量器内油品温度的准确计量。铂电阻温度计是基于热电阻原理制作而成的。某些半导体和金属导体的电阻值能够随着温度的变化而变化，将这些有规律的变化转化为电信号，再通过一系列数字化处理，便可实现计量温度的目的。
制作热电阻环节，重点在于金属材料的选用。所用到的金属材料应具有以下特点：1）具有较高的电阻率及电阻温度系数；2）具有较小的热容量及热惯性；3）电阻值和温度值之间最好存在近似线性的关系；4）物理性质及化学性质要稳定；5）制造成本经济合理。[4]
1.4 数据采集系统
通过具有便携式仪表盒的单片机实现对计量颈液位高度以及温度信号的准确采集，再利用单片机的输入功能以及计算功能实现数据的输入，还有示值误差的相关计算。
本文所讨论的数据采集器是基于单片机原理而设计一种手持式数据采集器，不仅具有体积小、精度高等的优点，还具有制作成本低，可满足实际需要等优点。
该手持式数据采集器的外壳为当前电子市场上应用较为成熟的手持式外壳，在相关配件（芯片）的选用方面也是如此。其具有6大功能：1）电源处理功能；2）键盘输入功能；3）AD转换处理功能；4）液晶显示功能；5）通讯功能；6）数据处理功能。
该燃油加油机的自动检定系统，通过车载电源逆变24V、5V为单片机、磁致伸缩液位计和Pt100铂电阻温度计供电，同时由单片机采集标准金属量器计量颈液位高度和温度值，然后计算出标准容积值，最终确定示值误差，从而完成对燃油加油机工作性能的合格判定。
该燃油加油机的自动测量系统如图2所示：
2.该燃油加油机自动检定系统的优势
和过去的燃油加油机自动检定系统相比，本文提出的系统具有如下优势：1）通过高精度磁致伸缩液位计的应用，其分辨率达到了0.1mm，误差控制标准±0.01%FS，重复性误差控制标准为±0.01%FS。通过计算和实践可知，当其分辨率精度达到0.4mm便可满足使用要求。由此可见，它在精度等级方面大大超过了过去使用的超声波液位计以及电容式液位计，因此在可靠性与准确度方面获得了大幅度的提升；2）该检定系统通过内嵌的方式在磁致伸缩液位计的液位磁尺内部直接植入铂电阻温度计，不仅有利于温度的准确测量和快速测量，还不会对标准金属量器的计量性能产生不良的影响；3）其传感器在制作过程中严格按照GB3836.1-2000《爆炸性环境用防爆电器设备通用要求》中规定的标准，所以抗爆性能极佳，能够满足实际的安全需要；4）通过单片机技术的运用实现了供电和信号采集的集成化处理，即将二者置于同一根屏蔽线内。通过较长线路的合理利用将单片机数字采集器放置在车厢内部，有效防止了各种外界干扰。另外，该采集器终端设计中采用了 16 位 AD 转换模块技术，大大提高了数据采集的准确性，同时采用了12864 液晶显示模块以实现数据的输出、显示功能。这种简便大方的设计效果，使得该种采集器能够很好地适用户外操作；5）该套燃油加油机自动检定系统，只有两个部分需要人工操作，一是加油枪加油，二是时间计量，其他检定步骤大体上实现了过程自动化，数据准确化以及工作方便化。在计量领域，该系统若能批量制造，且生产成本得到有效控制，那么其将具有十分广阔的推广空间。[5]
3.结语
该燃油加油机自动检定系统在研制与应用过程中，实现了传感器技术和单片机技术的有机结合，通过磁致伸缩液位传感器采集液位高度值，通过铂电阻温度计采集温度值，通过数据采集器（基于单片机原理）计算出燃油加油机的示值误差，最大程度避免人工方式检定燃油加油机的诸多不足，如人为因素导致的误差偏大，或者工作人员劳动强度偏大，又或者检定工作效率不高等，因而极具推广价值。
参考文献
[1] 臧京.燃油加油机的自动检定系统设计与实现 [D].吉林大学.2012.
[2] 曾文贞.浅析加油机检定中温度对示值误差的影响[J].计量与测试技术.2011 （11）.