专利名称：自动定标的微波法油品水分测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微波检测领域，尤其涉及一种具有自动定标功能的微波法油品水分测量装置。
背景技术：
在经济飞速发展的今天，原油所起到的至关重要的作用是其它能源所无法替代的。据2008年统计中国原油日产量是368. 4万桶，位列世界第5位。中国又是仅次于美国的第二大原油消耗国，每天消耗约732万桶。随着我国节能减排经济发展战略的提出和实施，我国的大部分油井都引进了国内外先进的原油含水率检测设备，原油含水率的准确检测对减少资源的浪费以及安全开采、储运以及后期的加工等环节起着至关重要的作用。由于长期的开采，我国大部分油井已经进入中高含水率时期，因此根据我国原油自身的特点研究出新的原油含水率检测方法，研制出高精度新型传感器，开发出更精确、稳定以及测量范围广的仪表，具有重要的意义。目前原油含水率检测的方法主要有密度法、电容法、短波吸收法、微波法等，但上述方法检测效果不理想。因此，研究宽范围、精度高、可实现在线测量的微波法油品水分测量装置意义重大。
发明内容发明目的本实用新型提供了一种自动定标的微波法油品水分测量装置，其目的是解决以往的油品水分测量效果不理想的问题。技术方案本实用新型是通过以下技术方案来实现的—种自动定标的微波法油品水分测量装置，其特征在于该装置包括微波信号源、 环形器、数控衰减器、定标调节单元、微波检波器、选频放大电路、信号处理单元、检波器和 PIN调制开关；微波信号源、数控衰减器和PIN调制开关均连接至环形器；定标通道中定标调节单元连接至数控衰减器，数控衰减器连接至微波检波器，微波检波器连接选频放大电路，选频放大电路连接信号处理单元；测量通道中PIN调制开关连接环形器；检波器连接选频放大电路。 PIN调制开关连接微波发射传感器，检波器连接微波接收传感器，微波发射传感器与微波接收传感器之间为被测物的位置。 优点及效果本实用新型提供一种自动定标的微波法油品水分测量装置，该装置包括微波信号源、环形器、数控衰减器、定标调节单元、微波检波器、选频放大电路、信号处理单元、检波器和PIN调制开关；微波信号源、数控衰减器和PIN调制开关均连接至环形器， 定标通道中定标调节单元连接至数控衰减器，数控衰减器连接至微波检波器，微波检波器连接选频放大电路，选频放大电路连接信号处理单元；测量通道中PIN调制开关连接环形器；检波器连接选频放大电路。[0013]微波是一种频率很高的电磁波，由于水的介电常数比纯油的介电常数大很多，所以经过油水混合物后微波能量的衰减主要是由水分引起。通过测量微波信号能量的衰减量来测得原油的含水率，这就是微波透射衰减法测量原油含水率的原理。微波法测原油含水率具有可靠性好、抗干扰能力强等优点并且满足在线连续测量的要求。经实践证明本实用新型对原油含水率的测量效果明显，可用于中高含水率的原油水分测量，精度较高。本实用新型的具体优点如下1.本实用新型可实现自动对微波检测系统的零点和满度的标定；2.本实用新型因为设有定标参考通道，可以有效地克服信号源幅值稳定性及空间干扰对测量精度的影响。在定标参考通道中使用了数控衰减器，单片机也就是信号处理单元通过自动调节数字衰减器，实现了系统的自动定标功能。3.本实用新型通过微波信号源外加PIN调制开关调制实现双路测量信号。4.本实用新型的装置中，未使用魔T和功分器的情况下，把微波信号分为测量通道和参考通道，保证了较大功率。
图1为本实用新型的结构示意图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述如图1所示，本实用新型提供一种自动定标的微波法油品水分测量装置，其特征在于该装置包括微波信号源、环形器、数控衰减器、定标调节单元、微波检波器、选频放大电路、信号处理单元、检波器和PIN调制开关；微波信号源、数控衰减器和PIN调制开关均连接至环形器，定标通道中定标调节单元连接至数控衰减器，数控衰减器连接至微波检波器， 微波检波器连接选频放大电路，选频放大电路连接信号处理单元；测量通道中PIN调制开关连接环形器；检波器连接选频放大电路。PIN调制开关连接微波发射传感器，检波器连接微波接收传感器，微波发射传感器与微波接收传感器之间为被测物的位置。本实用新型使用时，将待测物放置于PIN调制开关与检波器之间的被测物的位置，在测量开始前需要通过定标调节单元对装置进行定标调节，可用纯油或含水量一定的原油、纯水定标装置的满度或零点。检测装置也就是微波检波器根据测试通道和参考通道的信号差来控制数控衰减器的衰减倍数，得出原油含水率的大小。本实用新型的自动定标的微波法油品水分测量装置主要分为三部分( 1)电控开关调制式微波测湿装置本实用新型工作时，微波信号源输出等幅微波信号，经环行器进入PIN调制开关， PIN调制开关导通时间内信号经过PIN调制开关调制后，经过传感器、待测物，由检波器解调出IKHz的方波调制信号，经选频放大电路，测得信号幅值Up PIN调制开关断开时，微波信号经PIN调制开关调制后全反射返回至环行器，再经环行器送至参考通道，信号经数控衰减器、微波检波器、选频放大电路测得参考通道微波信号幅值队。两路信号幅值的差即可通过数控衰减器的调节实现平衡，得出原油含水率的大小。而调制信号的频率由PIN调制开关的控制导通时间决定。数控衰减器衰减范围31. 5dB，精度为0. 5dB。该方法可消除微波信号功率漂移的影响，同时避免了昂贵的微波魔T电桥电路。 降低了成本，提高了测量精度。[0029](2)定标部分在测试通道引入无水原油，自动调整参考通道的可变数控衰减器，达到平衡， 用于定标仪器也就是定标调节单元的零点。同样道理，满度调节可通过调整测量通道检波器之后的选频放大电路的放大倍数实现。程序自动进行定标工作。(3)智能控制处理部分包括检波输出后的精密放大、滤波、可变数控衰减器的自动控制、PIN调制器的自动控制、仪器的自动定标、数据显示等功能，这一部分主要是用过信号处理单元来实现。本实用新型的参数如下测量范围0-35%测量精度土 0. 5%微波传感器工作频率为8. 6-lOGHz，天线口大约为41x42mm。微波是一种高频电磁波，物质对微波的吸收和反射性能主要取决于物质的复合介电常数。在微波频段，水的介电常数远远大于其它固体物质材料，当微波通过含水物质时， 由水分引起的微波能量的损耗远大于其它干物质所引起的损耗，物质中的含水量将显著的影响其复合介电常数，测量通过物质的微波功率衰减、相位变化、谐振频率等与介电常数相关的物理量，就可测量物质的含水率，此即为微波水分仪的测量原理。应用微波技术测量物质的含水量，能在线实时准确测量，且处理方便，可靠性好， 抗干扰能力强，测量过程中不易受到物质的颜色、结构等的影响，并可检测物质内部的水分含量，测量结果更具有代表性，因此有着广阔的应用前景。微波频率很高，直接分析其能量的衰减量来测得原油的含水率将很难实现，而用 IKHz方波信号将其调制，分析解调出的低频方波信号幅值的变化来测得原油的含水率将很容易实现。本实用新型改进了传统的单通道测量方式，采用测试通道和参考通道的双通道测量方式，可以有效地克服信号源幅值稳定性及空间干扰对测量精度的影响。测量信号分时的进入测量通道和参考通道，在提高测量精度的同时，降低了对信号源功率的要求。本实用新型通过控制微波检测装置中参考通道的数控衰减器可实现定标零点，满度调节可通过调整测量通道检波器之后的选频放大电路的放大倍数实现。
权利要求1.一种自动定标的微波法油品水分测量装置，其特征在于该装置包括微波信号源、 环形器、数控衰减器、定标调节单元、微波检波器、选频放大电路、信号处理单元、检波器和 PIN调制开关；微波信号源、数控衰减器和PIN调制开关均连接至环形器；定标通道中定标调节单元连接至数控衰减器，数控衰减器连接至微波检波器，微波检波器连接选频放大电路，选频放大电路连接信号处理单元；测量通道中PIN调制开关连接环形器；检波器连接选频放大电路。
2.根据权利要求1所述的自动定标的微波法油品水分测量装置，其特征在于PIN调制开关连接微波发射传感器，检波器连接微波接收传感器，微波发射传感器与微波接收传感器之间为被测物的位置。
专利摘要本实用新型提供一种自动定标的微波法油品水分测量装置，其特征在于该装置包括微波信号源、环形器、数控衰减器、定标调节单元、微波检波器、选频放大电路、信号处理单元、检波器和PIN调制开关；经实践证明本实用新型对原油含水率的测量效果明显，可用于中高含水率的原油水分测量，精度较高。
文档编号G01N22/04GK202159024SQ20112015266
公开日2012年3月7日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者万永, 于洋, 杨传法 申请人:沈阳工业大学
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