阻抗法原油含水率高精度測試儀的製作方法

2023-06-09 16:43:16

專利名稱：阻抗法原油含水率高精度測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量原油含水率儀器，尤其涉及一種阻抗法原油含水率的高精度測試儀。
現常用的以阻抗法測原油含水率的儀器，是以937MHZ的高頻電磁波作為傳感器的發射源，當此微波進入原油液，將在水、油兩種介質的界面上發出反射，在入射角不變的情況下，水的反射能量比油反射能量大得多，所以其波反射係數隨著原油中含有水份的不同而相應地變化，它將隨著含水量的增加而增加，並在入射波強度不變的條件下，反射波的強度隨水的增大而增大，因此測出上述反射波強度經換算就可得出原油含水率的大小，例如，微波從空氣中垂直進入油中時，它的功率反射係數為W＝( (Z油-Z空氣)/(Z油+Z空氣) )＝0.029微波從空氣中垂直進入水中時，則功率及射係數為W＝( (Z水-Z空氣)/(Z水+Z空氣) )＝0.605式中Z為介質1的波阻抗，由此可見微波從空氣進入油中時，只有2.9%的微波能量被反射，而微波從空氣中進入水中時，就有60.5的能量被反射，可見水對微波的反射能量大。
但其致命的缺點是水的介電常數隨溫度的變化而變化，例如溫度0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ 100℃a88 80 73 67 61 55由於水的介電常數隨溫度的變化，導致其介質波阻抗隨溫度的變化而變化，因而利用微波阻抗法檢測原油含水率及界面就很不準確，為此在實用工程中必須進行溫度補償。
另外，原油液的流速也影響波的阻抗值，所以在實用工程中必須對流速所造成影響也進行補償修正，才能確保測量的準確。但是，由於微波是頻率極高的電磁波，無法用電學量傳感器來進行適時檢測和校正，所以在標定中為校正溫度流速的影響，標定技術極其複雜，而不修正則精度又低，長期以來，此矛盾一直未能解決。
本發明目的在於設計一種用光纖測溫傳感器，光纖測流速傳感器對微波阻抗法測量進行適時修正的原油含水率測試儀器，以提高測量精度，並使用維護方便。
本發明目的是這樣實現的一種阻抗法原油含水率高精度測試儀，包括有阻抗法原油含水率、各類界面傳感器及測量儀、探針狀光纖溫度傳感器、計算機，其特徵在於將阻抗法所測值轉換為頻率信號輸至計算機，在阻抗法的傳感器內埋入一直徑小於2mm的探針狀光纖溫度傳感器的探頭，一直徑小於4mm的光纖流速傳感器的探頭;光纖流速傳感器由光纖探頭及光信號轉換兩部分組成，在光纖探頭中設有三個光纖組，其中光纖阻C為光源光纖，它設置於探頭中心，是一根芯徑φ500μM的光纖，光纖組A、B為測試光纖，分成內、外兩圈，且各由4根芯徑φ250μM光纖在圓周上按相差90°排列，光源光纖由電/光接口電路供光後導入，在電/光接口電路的光源處設一光/電接口電路C，在測試光纖組A、B導出處設有光/電接口電路A、B，上述三個光/電接口電路A、B、C的輸出端與放大器AA、AB、AC輸入端相接，放大器AA、AB、AC輸出又分別與電壓/頻率電路塊輸入端相接，電壓/頻率電路塊輸出接入計算機;光纖溫度傳感器探頭中的光源光纖也由電/光接口電路供光，其測試光纖導出處也設有光/電接口電路，光/電接口電路輸出與放大器輸入端相接，放大器輸出端與電壓/頻率輸入相接，其輸出的頻率信號也輸至計算機，由計算機對阻抗法測試值進入溫度，流速影響的實時修正並顯示。
上述測試儀可將原有的阻抗法傳感器及儀器的測值加以溫度影響、流速影響的實時修正，其精確度大為提高，由於此修正值是根據溫度-濃度、流速-濃度(如圖9、10所示)的函數關係而用計算公式固化於計算機軟體中，而光纖傳感器不受高頻電磁場的影響，且光纖的傳遞不受距離、環境溫度影響，溫度、流速光纖傳感器探頭本身體積很小，又可方便地設置於阻抗法傳感器內，加之運用計算機的計算功能，使本發明的測試儀可以實時地對原來阻抗法所測值進行正確地修正，從而實現了高精度測試和使用維護方便的目的。在一般狀況下，本發明的測試儀比原來阻抗法測試儀的測量精度可提高一個數量級。
下面用附圖和實施例對本發明進行詳細敘述。


圖1為本發明方框原理圖。
圖2為本發明插入式探測器結構示意圖。
圖3為光纖流速傳感器探頭部分結構示意圖。
圖4為E/O接口電路。
圖5為帶有反饋控制的E/O接口電路。
圖6為O/E接口電路。
圖7為放大器A及V/F電路之一。
圖8為放大器A及V/F電路之二。
圖9為溫度一濃度函數關係曲線。
圖10為流速一濃度函數關係曲線。
實施例由圖5-8所示可見(1)其一般E/O接口電路如圖4所示，它由三極體T1、穩壓管W1、發光管G1及電阻R1、R2所組成的恆流源;而其帶反饋控制的接口電路如圖5所示，它在上述恆流源的控制極上又接有一反饋電路，該反饋電路為一由三極體T2、穩壓管W2及相關元件組成的放大器AD，其T2的控制極與放大器AD的輸出端相接，放大器AD，輸出端與恆流源的穩壓管W1一端相接，穩壓管W1的另一端與T1的控制極相接;
(2)其O/E接口電路如圖6所示為一光電器件，它由光電管G11、放大器A1及電阻R11、R12組成，G11的輸出端與放大器A1的輸入端相接。放大器A1為RS308-067;
(3)其放大器VA、VB、VC電壓/頻率電路均一樣，UA/FAUB/FBUC/FC它們如圖7、8所示。
由圖7可見，其放大器採用AD620儀用放大器，放大器的輸入端與O/E接口電路的輸出端相接，放大器的輸出端與U/F電路(電壓/頻率電路)輸入端相接，U/F電路的輸出端與計算機數據線輸入端相接，由圖8可見放大器選用TL072，其放大器與U/F電路聯接及U/F與計算機接與上述相同，U/F電路選用1311。
由上述實施例可見，本測試儀只要在原阻抗法測試儀中增設一些結構簡單的光纖探頭和光/電、電/光器件、放大器、電壓/頻率電路塊運用計算機計算功能和設置一固化軟體，花錢不多，就可將原測試儀的測量精度大大提高，一般可提高一個數量級，從而產生顯著的效果。
權利要求
1.一種阻抗法原油含水率高精度測試儀，包括有阻抗法原油含水率、各類界面傳感器及測量儀、探針狀光纖溫度傳感器、計算機，其特徵在於將阻抗法所測值轉換為頻率信號輸至計算機，在阻抗法的傳感器內埋入一直徑小於2mm的探針狀光纖溫度傳感器的探頭，一直徑小於4mm的光纖流速傳感器的探頭；光纖流速傳感器由光纖探頭及光信號轉換兩部分組成，在光纖探頭中設有三個光纖組，其中光纖阻C為光源光纖，它設置於探頭中心，是一根芯徑φ500μM的光纖，光纖組A、B為測試光纖，分成內、外兩圈，且各由4根芯徑φ250μM光纖在圓周上按相差90°排列，光源光纖由電/光接口電路供光後導入，在電/光接口電路的光源處設一光/電接口電路C，在測試光纖組A、B導出處設有光/電接口電路A、B，上述三個光/電接口電路A、B、C的輸出端與放大器VA、VB、VC輸入端相接，放大器VA、VB、VC輸出又分別與電壓/頻率電路塊輸入端相接，電壓/頻率電路塊輸出接入計算機；光纖溫度傳感器探頭中的光源光纖也由電/光接口電路供光，其測試光纖導出處也設有光/電接口電路，光/電接口電路輸出與放大器輸入端相接，放大器輸出端與電壓/頻率輸入相接，其輸出的頻率信號也輸至計算機，由計算機對阻抗法測試值進入溫度，流速影響的實時修正並顯示。
2.按權利要求1所述的阻抗法原油含水率高精度測試儀，其特徵在於電/光接口電路為一由三極體T1、穩壓管W1、發光管G1及電阻R1、R2所組成的恆流源;光/電接口電路為由光電管G11、放大器A1及電阻R11、R12所組成，其中G11的輸出端與放大器A1的輸入端相接放大器A1採用RS308-067;放大器A、B、C選用AD620儀用放大器或;電壓/頻率電路選用1311。
3.按權利要求1所述的阻抗法原油含水率高精度測試儀，其特徵在於電/光接口電路為一由三極體T1、穩壓管W1、發光管G1、電阻R1、R2組成的恆流源及由三極體T2、穩壓管W2及相關電阻元件所組成的放大器D所組成，其中放大器D的輸入端與放大器C的輸出端相聯接，放大器D的輸出端與恆流源中的穩壓管W1的一端相接，穩壓管W2的另一端與T1的控制極相接;光/電接口電路為由光電管G11、放大器A1及電阻R11、R12所組成，其中G11的輸出端與放大器A1的輸入端相接放大器A1採用RS308-067;放大器A、B、C選用AD620儀用放大器或;電壓/頻率電路選用1311。
全文摘要
一種測量原油含水率高精度測試儀，包括有阻抗法原油含水率、各界面傳感器及測量儀、光纖溫度及傳感器、計算機，其特徵在於在阻抗法的傳感器內埋入一針狀光纖溫度傳感器、一直徑小於4mm的光纖流速傳感器，將阻抗法所測值及光纖溫度、流速傳感器測出的值均轉換為頻率信號輸至計算機，由計算機按固化其內的函數曲線計算公式對阻抗法所測值進行溫度、流速的實時修正並顯示。本測試儀不受溫度、流速影響，比原阻抗法提高一個數量級。
文檔編號G01N27/02GK1112677SQ9410546
公開日1995年11月29日 申請日期1994年5月25日 優先權日1994年5月25日
發明者劉瑞復 申請人:劉瑞復