汽油型号识别 第3页设计2 方案设计
2.1系统设计方案论证
方案一：近红外光谱法
汽油的近红外光谱对应与烃类分子中C—H 键的伸展振动的倍频吸收，其光谱可分为两区：短波近红外（700~1200nm），对应C—H 振动吸收的二倍频或更高频；长波近红外（1100—2500 nm），对应C—H 振动吸收的一倍频和组频。近红外光谱法测定汽油辛烷值是通过测定标准样品的辛烷值及其近红外光谱数据，建立并校准模型，然后将未知样品的近红外光谱数据代入模型中，计算出其辛烷值。傅立叶变换近红外分析汽油辛烷值。长波近红外(1100～250Onm)进行汽油辛烷值的分析技术研究，由于汽油在长波近红外区的摩尔消光系数高，谱峰重叠少，远离可见区，因而不受颜色影响，信息量丰富，因此其信号质量好，该谱区的推广应用具有较好的前景，同时傅立叶变换近红外光谱仪的分辨率高，对于一些结构非常相近的物质也能分析(如清洁燃料中的烯烃和芳烃)；同时由于其高波长准确度，能够实现不同仪器之间进行模型传递。但是这种方法所要用到的实验仪器是我们不具备的，一般用于实验室测试研究的，而且研究起来比较麻烦，故不选用此种方法。
方案二：气相色谱法
汽油辛烷值的大小与其组成有着密切的关系，但是由于汽油组成成分非常复杂，不可能测定出汽油中每一个组成单体烃的有效辛烷值，气相色谱法就是将大量的实验数据和汽油的组成相关联进行分析，根据结构和性质的相似性，对气相色谱分离的汽油组分进行分组，每一组都有自己的有效辛烷值，从而计算出汽油的辛烷值。但是这种方法要测量出大量的数据，而且对于我们的研究而言不是很方便，也要耗费很多的时间，故不采用此种方法。
方案三：介电常数测量法
汽油的组成成分非常复杂，它与原油的产地，加工工艺及汽油的调和都有和大的关系。汽油辛烷值主要取决于汽油烃类的组成和烃分子的化学结构。组成汽油的烃类主要是含5~10 个C 的烷烃，烯烃，环烷烃和芳香烃，每种组分的辛烷值是不同的。研究表明，饱芳香烃和环烷烃的辛烷值和介电常数有一个大致的关系，辛烷值越大，介电常数也越大。因此，利用传感器测定汽油的介电常数，即可得到汽油的辛烷值。
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 （1）
其中，ε0 =8．85415×10-12 F／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 （2）
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 （3）
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C。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 。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 =Y0一k·εrn （4）
其中，k为斜率参数；Y。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。电容传感器采用平行板电容器。
针对以上方案的对比，由于方案三具有具有低成本、操作简单等优点,因此本文选择该方案。
2.2 芯片引脚及参数介绍
本设计采用单片机AT89S52为主控芯片，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。由于MAX038产生的是高频信号，很难直接进行计数和相应的计算，这里选用两片74HC393进行分频，从而得到便于处理的方波信号。同时，最终的汽油标号由液晶显示器1602显示出来。
AT89S52芯片介绍：
图1 AT89S52引脚图
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