LabVIEW编程开发汽油中各种掺假物浓度⽔平的检测

主要目的是使用LabVIEW中的密度法找到汽油中掺杂物的浓度。已经对许多技术进行了研究，以发现汽油中的掺杂物。例如蒸馏试验、化学制造商试验、蒸发试验、气相色谱法可以专门测量掺杂物。甚至有数字密度计来测量汽油的密度，这些密度昂贵且需要受控环境，即使对于高水平的掺杂物，密度变化也很小。上述原因和技术促使该项目在LabVIEW中使用密度技术，通过称重传感器和流量传感器使用CRIO。在项目中，将紧CRIO连接到LabVIEW，并计算密度。通过程序，可以保证发动机寿命的某些措施，并在一定程度上减少污染。

1.     介绍

汽油是碳（83%至85%），氢气（10%至14%），氮气（0.1%至2%），氧气（0.05%至1.5%），硫（0.05%至6%）和金属（低于0.5%）的成分。添加掺杂物是最常见的燃料掺假做法之一，因为汽油和掺杂物之间的利润差异巨大。添加非法化合物可能会对燃料造成危险和不良的社会问题，例如由于有毒气体排放（即一氧化碳和氮氧化物）引起的环境风险，机动车辆的可靠性降低以及迄今为止对燃料价格市场的不公平竞争，从而引发政府税收的巨大损失。

汽油中最常用的掺杂物是煤油、乙醇和石脑油。但由于碳氢化合物污染，煤油作为掺杂物使用的可能性很高，在汽油中混合柴油掺杂物，将煤油掺杂物混合到柴油中。这是因为这些类型的掺假，对于汽车用户来说难以检测的。对于这两种情况，掺假体积的近似水平为10%-30%。超过10%的掺假在经济上没有吸引力，而消费者可能会很快发现超过30%的掺假是由掺假燃料引起的发动机劣化引起的。为了有效地测试掺假，必须在分销点本身检查燃料质量。为此，设备应紧凑，测量过程应快速，能够在很短的时间内提供测试结果。大多数物理化学特性都是为了确保更好的汽油质量，这些测试包括：特定质量测量，蒸馏分析，辛烷值分析，基于气味的方法，超声波技术，检查密度，粘度等特性。然而，新要求是根据发动机更好的功能而不是非法插入掺杂物来选择的。

2.     拟议的建模

有许多方法可以检测汽油中的掺杂物，如ASTM，蒸发测试，蒸馏测试，光纤传感器，红外方法等。

对于最常用的材料，包括石油产品，ASTM已经创建并报告了测试方法。许多美国测试材料测试的协会都是标准化的，并报告了汽油。其中一些措施涉及确定物理和化学特性，而其他措施则从发动机输出或移动汽车产生的空气污染的角度提供燃料适用性的衡量标准。虽然没有特定的测试来评估柴油或气体混合物通过结合煤油的汽油掺假，但某些测试也可用于评估燃料掺假，包括密度测试，蒸发测试，蒸馏测试和气相色谱。一些最新的工作研究与最新技术有关。

2.1  光纤传感器

RoyS（1999）发表了一种检测或估计光纤传感器中汽油中煤油掺杂物的技术。该方法很好地利用了折射率的增加，因此在混合煤油掺杂物时，汽油中单色光的吸收是相同的。

2.2  密度测试

燃料样品密度的计算是使用比重计和无线密度计。掺假会引起可能与掺杂物相关的密度变化。这种方法的好处是这种密度计提供了更好的精度，但它存在以下缺点：

1）密度计成本高昂，需要调节环境，

2）即使对于高掺假率，密度变化也非常低。

2.3  使用CRio实现

CRIO是专为NI工业控制系统设计的实时嵌入式工业控制器。CRIO是实时控制器、可重配置IO模块（RIO）、FPGA模块和以太网扩展框架的组合。紧凑型RIO通过微体验等工作为开发人员提供支持

在项目有4个机箱，分别命名为机箱0、机箱1、机箱2、机箱3。可以连接任何机箱。在本纸上使用机箱2和机箱3。底盘2用于使用负载传感器查找质量，机箱3用于使用流量传感器查找体积。

密度技术是通过分析之前的技术或方法来适应的。由于精度、成本和其他原因，使用密度计的密度测试具有局限性。项目中实现的方法通过使用体积质量公式给出密度。质量是使用称重机中常用的称重传感器计算的，体积是使用NILabVIEW和CRIO在图形中获得的脉冲数计算的。体积实际上是通过的汽油升数。而不是手动操作，我们可以通过这张纸获得体积。使用这种技术可以检测到掺杂物等不良行为和改变所需汽油量。密度是使用密度公式找到质量和体积后得到的。汽油的密度实际上是748.9公斤/立方米。但汽油中允许含有10%的煤油和乙醇。通过允许汽油中掺杂物的一定百分比，密度会发生变化。计算密度后，应使用LabVIEW根据密度值显示消息。

图1：整个过程的流程

图1显示了此项目中已执行的整个过程的流程图。称重传感器传感器用于获取质量，而流量传感器用于获取体积。使用质量和体积计算汽油和煤油的密度。如

密度=质量/体积

如果密度范围为b/w700至780kg/m3，则汽油已准备就绪。在其他地方，汽油由巨大的掺杂物浓度组成，这些信息将被发送给相关部门。

3.     结果和讨论

图2：体积计算

上图2显示了NI-LabVIEW中的计数，给出了通过汽油获得的脉冲计数。计数给出了汽油的体积。在图2中，脉冲数为5，这意味着500ml汽油进入流量传感器。流量传感器内部有一个转子，当液体进入时会旋转。在NI-LabVIEW中，通过使用图形图表获得脉冲计数。

图3：质量计算

为了获得汽油的密度，需要质量和体积。由于体积是使用流量传感器通过脉冲数计算的。质量是使用负载传感器获得的，结果如图3所示。为了使用负载传感器计算质量，将相同量的汽油放入烧杯中并放置在负载传感器上，传感器内部的应变片具有惠斯通电桥，该电桥经过拉伸和压缩并给出放置物体的质量。

图4：显示消息

获取密度值后，应检查获得的密度是否在该范围内，如果不在该范围内，则应显示警报消息。如流程图所述，即图1，图4旨在向客户和上级当局发送有关掺杂物浓度的警报消息。

表1：不同汽油成分的密度值

从表1中，可以观察到第5列的密度值已增加到780kg/m3及以上，由于对车辆发动机和环境造成严重损害，因此受到限制。

4.     结论

使用NI-LabVIEW获得了密度值。汽油的不同密度值是通过添加煤油来获取的，因为它是目前的主要掺杂物。添加煤油时密度值高。开发的应用程序，以保持发动机寿命免受掺杂物的影响并发出警报信息。通过计算密度获得掺杂物的浓度。后续工作中，我们可以添加一个模块，可以检测特定的掺杂物名称，例如煤油、乙醇等，以及每种掺杂物的特定浓度。

厂家有提供LabVIEW的例子。根据通讯协议的相关的说明，编写了适合项目的程序。程序截图如下所示。

相关资料说明，如下所示。