微波測定探頭的製作方法
2023-06-26 03:21:46
專利名稱：微波測定探頭的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種石化儲運系統罐區智能切水設備中的探頭，具體地說是一種微波測定探頭。
二背景技術：
隨著現代科技的不斷進步，實現罐區自動化是未來發展的必然趨勢。在罐區自動化領域，油罐自動脫水一直是一個急待解決的難題。一方面，人工切水工作量大，也不安全，有時現場的有毒有害氣體侵害人體健康，另一方面，傳統的機械式自動切水器還存在一些問題，尤其在重質油品中不能得到很好的應用。
目前在國內石化儲運系統罐區自動切水方面，普遍採用浮子式、磁浮式和射頻式自動切水器。在輕質油切水方面，浮子式等切水器尚可以起到一定作用，但由於切水虹吸管問題得不到解決，其在實際應用中存在很多問題，並沒有從根本上解決自動切水問題；在重質油切水方面，上述三種方式的切水器從本質上無法實現自動切水。
機械式切水器的形式有許多種，但原理都是大同小異，都是根據油和水的比重差，通過浮子等獲得力，再通過各種機械傳導，來推動閥門。一般浮子不能安裝在油罐內部，還需要油罐外連接一個小罐，小罐與油罐連成連通器，浮子和機械閥門等安裝在小罐中。這種方法的缺點是1、由於重質油的密度比較大，油水比重差很小，不能獲得足夠的力來驅動閥門，所以一般只能用在比較輕質的油品中；2、連通器經常會由於溫度、安裝位置、氣阻等原因產塵阻塞，致使機械式切水器不能正常工作，易發生故障，靈敏性和準確性差。
三
發明內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單，使用方便，安裝簡易，可靠性好的微波測定探頭。
本實用新型的目的是這樣來實現的一種微波測定探頭，其特徵是它包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線，與電壓輸入端相連接的穩壓電路分別與振蕩及發射接收電路和處理電路連接，振蕩及發射接收電路的信號輸出端與處理電路的輸入端連接，處理電路與信號輸出端連接，將經處理後的信號輸出；振蕩及發射接收電路還與天線相互連接。
在本實用新型中，輸入給穩壓電路的電壓為12伏，通過穩壓電路後給振蕩及發射接收電路提供的電壓為9伏，給處理電路提供的電壓為5伏。
為保證微波測定探頭能安全穩定的工作，本實用新型中的穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路可設置在防爆盒內。
本實用新型中，天線是放置在環境惡劣的工作場所中，為使天線與振蕩及發射接收電路連接牢固，信號傳遞清晰正常，所述天線可以通過同軸電纜與振蕩及發射接收電路相互連接。天線可設置在經過加工的不鏽鋼杆上，不鏽鋼杆可通過法蘭固定在測定區內。
鑑於浮子或射頻探頭極易受到油品及油品中的雜質汙染而失去效用。本實用新型中選用2.4G高頻微波，利用其測量精度高、抗幹擾能力強的特性，從探頭天線端發送微波，靠檢測發射波得到介質屬性。它的工作原理是介質對微波的吸收正比於介質的介電係數。水的介電係數較大，對微波的吸收很強；油的介電係數較小，對微波的吸收較弱。
在相同的溫度下，被測介質吸收的能量越大，發射電路提供的能量就越大，發射電路功率為P＝I×V式中P——發射電路的總功率I——發射電路的總電流V——發射電路的供電電壓由於發射電路採用穩定的電源供電，因此發射電路的總功率就隨總電流的變化而變化，發射電路總電流的變化便反映出介質的介質介電係數，從而決定出被測物。實驗也證明出，含水量的變化與發射電路總電流的變化基本成線性關係。
微波的穿透性極強，微波探頭具有很好的抗汙染能力，即使探頭被石蠟、焦油等成份包裹，也能正常工作，也不會因為溫度或含鹽量的變化而不穩定，因而特別適合在各種重質油中使用。微波探頭還能準確測定乳化物狀態，根據乳化物中的含油量可以進行相應操作，解決了切水過程中乳化物無法處理的問題，保證了切水的可靠性。
與現有技術相比，本實用新型所述的微波測定探頭結構簡單，使用方便，在現場安裝簡易方便，不存在機械磨損和機械故障，可靠性遠高於磁浮式及射頻式探頭；並且可耐受高溫，具有高靈敏性能實時傳輸介質信號。它的優點是1、能用於各種密度的油品中；2、不易產生故障，靈敏性和準確性高。
四
圖1是本實用新型的電路框圖；圖2是本實用新型的控制系統電路圖；圖3是本實用新型用於油水測定中實施例的示意圖。
五具體實施方式
一種本實用新型所述的微波油水測定探頭，包括安裝在防爆盒5中的穩壓電路1、振蕩及發射接收電路2、處理電路3和固定在經車床加工的不鏽鋼杆6上的天線4；防爆盒5可選用三合模具廠出產的BP13B防爆盒，不鏽鋼杆6可通過法蘭固定在測定油罐內。天線4是放置在環境惡劣的油罐內，為使天線4與振蕩及發射接收電路2連接牢固，信號傳遞清晰正常，天線4可以通過同軸電纜與振蕩及發射接收電路2相互連接。穩壓電路1的輸入電壓為12伏直流電壓，穩壓電路1分別向振蕩及發射接收電路2提供9伏直流電壓、向處理電路3提供5伏直流電壓。振蕩及發射接收電路2產生2.4GHz振蕩微波信號。進行信號處理的處理電路3輸入端與振蕩及發射接收電路2的信號輸出端連接，經過處理後的信號由處理電路3輸出。天線4與振蕩及發射接收電路2相互連接並發射或接收信號。
微波油水測定探頭信號流程如下向穩壓電路1輸入穩定的+12V直流電壓，經穩壓後轉換出二路，一路供+5V直流電給處理電路4，另一路供+9V直流電到振蕩及發射接收電路2，振蕩及發射接收電路2中的標準起振模塊產生2.4～2.5GHz的微波信號，並將信號放大後變送到天線4上發射出去，該振蕩及發射接收電路2中的接收模塊再把天線4反饋來的信號進行接收，以0～3V電壓形式變送到處理電路3，本實用新型中的處理電路3由4個放大器U1A、U1B、U2A、U2B，兩個可調電阻R2、R5，5個電阻R3、R6、R7、R9、R10，兩個電容C1、C2連接而成，它的作用是通過調製解調方法，分析出天線4上功率損失情況，運用0～5V電壓值的形式輸出。本實用新型的電氣技術參數如下輸入+12±0.5DCV；振蕩器頻率2.4～2.5GHz；工作消耗＜30mW；檢測時間＜2毫秒；輸出0～5DCV(空氣＞2.0V)；工作溫度-25℃～105℃；工作溼度95％無凝結；連接方式法蘭連接(GB9119-88)。
在本實用新型所述的微波油水測定探頭中振蕩及發射接收電路2中的微波信號振蕩器ZD，主要產生微波信號傳輸到天線4上，不同的介質對微波的吸收不同，也就是所消耗的功率也各不相同。而吸收的功率量通過微波振蕩器上的ZD1號輸出腳體現，ZD1號腳上輸出為直流電壓，電壓值的大小直接反映出被測介質的介電常數。
因為振蕩器ZD輸出為阻抗50歐姆的電壓信號，而且在相同的條件下檢測，不同的振蕩器輸出也不相同，所以要進行數據放大、偏調處理，也稱為「標定」。本電路採用線性標定。
Fout＝(1+Ka)*(K)*Xin-Ka*Y[1]Fout為總輸出，供控制器；Ka為放大係數，通過可變電阻R2調節；Xm為振蕩器輸出既ZD1腳上的電壓值；KX通過可變電阻R5改變，用於單獨調節Xm的係數；Y為常數項，通過可變電阻R1來調節，其中U3為R1提供穩定的+5V電壓。
因此，通過對[1]式各係數的適當調節，從而能夠標定位微波探頭的輸出信號Fout。
權利要求1.一種微波測定探頭，其特徵是它包括穩壓電路(1)、振蕩及發射接收電路(2)、處理電路(3)和天線(4)，與電壓輸入端相連接的穩壓電路(1)分別與振蕩及發射接收電路(2)和處理電路(3)連接，振蕩及發射接收電路(2)的信號輸出端與處理電路(3)的輸入端連接，處理電路(3)與信號輸出端連接；振蕩及發射接收電路(2)與天線(4)相互連接。
2.根據權利要求1所述的微波測定探頭，其特徵是所述穩壓電路(1)、振蕩及發射接收電路(2)和處理電路(3)可設置在防爆盒內。
3.根據權利要求1所述的微波測定探頭，其特徵是所述天線(4)是通過同軸電纜與振蕩及發射接收電路(2)相互連接。
4.根據權利要求1所述的微波測定探頭，其特徵是所述天線(4)可設置在不鏽鋼杆上。
專利摘要本實用新型公開了一種結構簡單，可靠性好的微波測定探頭。它包括穩壓電路、振蕩及發射接收電路、處理電路和天線；穩壓電路分別給振蕩及發射接收電路和處理電路提供電壓，振蕩及發射接收電路將產生的振蕩信號通過天線發射，並由天線接收反饋信號再傳遞給處理電路，處理電路將經處理後的信號輸出。與現有技術相比，本實用新型能用於各種密度的油品中、使用壽命長、不易產生故障、靈敏性和準確性高，它廣泛適用於石化儲運系統中油罐內的自動切水設備中。
文檔編號B65D90/48GK2675603SQ20042002483
公開日2005年2月2日 申請日期2004年2月20日 優先權日2004年2月20日
發明者劉超 申請人:劉超