一種高精度汽油含水率檢測油箱及其檢測方法
2023-05-05 00:59:26
一種高精度汽油含水率檢測油箱及其檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種高精度汽油含水率檢測油箱，所述油箱包括內外表面均絕緣的金屬油箱外殼(6)，進油口(1)，兩個電容極板(2)、(4)，兩個絕緣層(3)、(5)，兩個電容極板引線柱(7)、(8)，測溫元件(9)，測溫元件引線柱(10)和安放在油箱外的檢測電路板；其中，檢測電路板包括信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、調理電路、單片機系統、儲存電路、報警電路、顯示電路、電源模塊等；油箱內壁的前後兩面或左右兩面正對放置平行電容極板，電容極板表面設有絕緣層；電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連；測溫元件通過測溫元件引線柱與檢測電路板相連。該油箱能監測油箱中油的含水率和溫度，評估汽油品質。
【專利說明】一種高精度汽油含水率檢測油箱及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及成品油含水率檢測領域，尤其是一種高精度汽油含水率檢測油箱及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著個人財富的快速增長以及汽車製造業的飛快發展，全球汽車銷售量持續上升，為促進經濟發展和提高人類生活質量發揮了巨大作用。然而，隨著能源危機越來越嚴重，居高不下的燃油價格驅使一些缺失商業道德的加油站銷售摻水成品油以謀取暴利。成品油由原油生產加工而成，包括汽油、煤油、柴油及其他符合國家產品質量標準、具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。其中汽油消耗量最大，主要用作汽車、摩託車、快艇、直升飛機、農林用飛機的燃料，為社會生產提供動力，良好品質的汽油為快捷安全的交通運輸提供有力保障。一旦汽油中含有過量的水分將會降低其發熱量。在低溫情況下，汽油燃料中的水會結冰，堵塞燃料導管和濾清器，妨礙發動機燃料系統的燃料供給等。顯然，汽油中多餘的水分將會對工業安全生產造成威脅。油的足跡遍布社會，這樣的危害不止直接損害消費者的利益，也將會給社會帶來更多的二次危害或潛在危險。
[0003]目前汽油含水率檢測方法主要包括密度計法、射線法、微波法、蒸餾化驗法和電容法。但其中密度計法一般應用震動管液體密度計(或科氏質量流量計)連續測量兩相分離器排出的油水，其測量周期較長且精度較低；射線法受介質狀態影響大，而且存在射線輻射，造價高，使用及維修均較困難等問題；微波法，由於汽油對微波的反射係數與油水混合物的實際狀態有關，需根據實際情況加以修正，如此就很難適應實際工作環境，給檢測工作帶來許多麻煩；蒸餾化驗法測量費工費時，需專業檢測設備。
[0004]而電容法的檢測原理是將金屬電容器置於汽油之中，然後測量其電容值。常溫下，汽油的介電常數介於2?4之間，而水的介電常數為80。當含水率不同的流體流過電容器的兩電極時，電極間介質的介電常數就會發生變化，導致電容值發生變化，根據電容值便可反推出汽油的含水率。介電常數除了和介質屬性相關，還受溫度的影響。汽油所處環境複雜，無法保證溫度為常溫，然而目前的電容檢測方法對溫度的影響無能為力。所以研究具備溫度補償功能的檢測裝置顯得尤為重要。
[0005]雖然有上述關於汽油含水率的檢測方法，但是現階段卻沒有具備汽油含水率檢測功能的油箱。現有汽油含水率檢測裝置巨大，操作複雜，檢測成本高，移植性差，因此汽油含水率的檢測由專門的監管部門掌控，不能廣泛的推廣應用到汽車市場。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是:提供一種高精度汽油含水率檢測油箱及檢測方法，該油箱能測量每次進油的含水率和溫度，為車主評估汽油品質提供參考，保障汽車行駛安全，避免違規現象的發生。
[0007]為解決上述問題，實現上述目的，本發明採用的技術方案是:利用油水介電常數存有較大差異的物理現象，將介電常數的變化轉變為電容值的變化，該電容值與電容極板間混合介質的等效介電常數有關。常溫下，油的介電常數介於2?4之間，而水的介電常數為80。當含水率不同的油流過電容極板時，極板間介質的介電常數就會發生變化，從而導致電容值發生變化，且含水率越高，電容值變化越大。汽油含水率是汽油介電常數的函數，從而可以根據電容值計算出汽油含水率。
[0008]本發明涉及一種高精度汽油含水率檢測油箱,所述油箱包括內外表面均絕緣的金屬油箱外殼(6)，進油口(I)，兩個電容極板(2)、(4)，兩個絕緣層(3)、(5)，兩個電容極板引線柱(7)、(8)，測溫元件(9)，測溫元件引線柱(10)和安放在油箱外的檢測電路板；其中，檢測電路板包括信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、調理電路、單片機系統、儲存電路、報警電路、顯示電路、電源模塊等；油箱內壁的前後兩面或左右兩面正對放置平行電容極板，電容極板表面設有絕緣層；電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連，測溫元件通過測溫元件引線柱與檢測電路板相連，連接線均採用屏蔽線；檢測電路板能根據電容極板引線柱輸出的信號和測溫元件引線柱輸出的信號計算出汽油的含水率和溫度，同時依據資料庫數據及汽油實時溫度實現對含水率測量的溫度補償，使測量精度大大提高；最後通過顯示器顯示計算結果並具備報警功能。
[0009]本發明的有益效果如下:
[0010]1、電容極板與油箱一體成型，可直接代替普通油箱使用，安裝方便；
[0011]2、檢測電路板與電容極板分開放置，能消除電路板工作電源對汽油及油箱的影響，避免油箱受熱，確保安全；
[0012]3、電容極板表面設置絕緣層能有效防止含水率過高時導致的極板短路現象，確保高含水率情況下，檢測電路板依然能正常工作，油箱的含水率檢測功能不受影響；
[0013]4、電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連，兩部分相對獨立，出現故障時可單獨拆卸維修，這也便於平常檢測維護油箱；
[0014]5、無需測量油箱中汽油的體積，通過含水率與介電常數的函數關係，便可推算出油箱中汽油的含水率，同時依據資料庫數據及汽油實時溫度實現對含水率測量的溫度補償，使測量精度大大提高；
[0015]6、檢測電路板以單片機為核心結構簡單，功耗低，不需要特別的元器件，體積小便於安裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]通過參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，本發明的以上和其它方面及優點將變得更加易於清楚，在附圖中:
[0017]圖1為本發明的一種高精度汽油含水率檢測油箱的結構示意圖；
[0018]圖2為本發明的檢測電路板硬體結構框圖；
[0019]圖3為本發明的檢測電路板軟體流程圖；
[0020]圖4為本發明的檢測電路板安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0021]在下文中，現在將參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了各種實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為局限於在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，並將本發明的範圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0022]在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例。
[0023]如圖1所示，從機械結構上講，該油箱主要由進油口(1)，電容極板(2)、(4)，絕緣層⑶、(5)，內外表面均絕緣的金屬油箱外殼(6)，電容極板引線柱(7)、(8)，測溫元件(9)，測溫元件引線柱(10)等組成。
[0024]如圖2所示，該油箱的檢測電路板主要包括信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、調理電路、單片機系統電路、存儲電路以及報警電路和顯示器電路等。其中信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、單片機系統電路順次連接。
[0025]如圖3所示，是該油箱檢測電路板的軟體部分，軟體採用C語言自下而上模塊化編寫，主要實現數據的採集、運算、存儲以及檢測結果的分析顯示。單片機上電初始化後，檢查是否復位，然後對輸入信號進行A/D轉換，接著由單片機對數位訊號進行分析計算獲得測試結果並與設定值進行對比根據對比結果判定是否發出報警信號，同時將測試結果送顯示器顯示。
[0026]圖4是本發明的檢測電路板安裝示意圖，將檢測電路板及顯示器(11)經密封處理後，經防震墊，安裝在汽車的駕駛臺面板(12)上。在駕駛過程中，車主可隨時看見油箱中油的含水率參數。
[0027]本發明的具體工作工作過程:
[0028]S1、裝置上電，信號發生電路產生矩形波信號，在電容極板之間形成檢測電場；
[0029]S2、汽油加入油箱中，電極板間介電常數變化引起電容值變化，電容極板引線柱上輸出電容信號，利用C-V轉換電路將引線柱輸出的電容值轉換成電壓並輸入到A/D電路中，A/D轉換電路將電壓值轉換成數位訊號同時輸入單片機系統；
[0030]S3、測溫元件(9)感受汽油溫度，通過測溫元件引線柱(10)將信號輸送給調理電路，調理電路對信號進行處理使其符合後續電路的要求，同時將信號傳輸給A/D電路中，A/D轉換電路將電壓值轉換成數位訊號同時輸入單片機系統；
[0031]S4、單片機系統對S2獲得數據進行分析處理，計算出粗略含水率，同時利用S2獲得的汽油溫度數據，對含水率進行修正，從而獲得精確的汽油含水率數據；
[0032]S5、存儲S4獲得含水率數據，並在顯示器(11)上顯示，同時與設定值對比判定是否發出報警。
[0033]以上所述僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明。本發明可以有各種合適的更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高精度汽油含水率檢測油箱，其特徵在於: 所述油箱包括內外表面均絕緣的金屬油箱外殼￠)，進油口(1)，兩個電容極板(2)、(4)，兩個絕緣層(3)、(5)，兩個電容極板引線柱(7)、(8)，測溫元件(9)，測溫元件引線柱(10)和安放在油箱外的檢測電路板；檢測電路板主要包括信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、調理電路、單片機系統電路、存儲電路、報警電路、顯示器電路、電源模塊等；其中C-V轉換電路、A/D轉換電路、單片機系統電路順次連接，顯示器電路用於顯示測試結果，電源模塊分別對信號電路、AD轉換電路、單片機等電路進行供電。
2.如權利要求1所述的一種高精度汽油含水率檢測油箱，其特徵在於: 油箱內壁前後兩面或左右兩面正對放置平行電容極板，電容極板表面覆蓋絕緣層。
3.如權利要求2所述的一種高精度汽油含水率檢測油箱，其特徵在於: 電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連接，測溫元件通過測溫元件引線柱與檢測電路板相連，連接線均採用屏蔽線。
4.如權利要求1-3任意一項所述的一種高精度汽油含水率檢測油箱，其特徵在於: 檢測電路板能根據電容極板引線柱輸出的信號和測溫元件引線柱輸出的信號計算出汽油的含水率和溫度，同時依據資料庫數據及汽油實時溫度實現對含水率測量的溫度補償，使測量精度大大提高；最後通過顯示器顯示計算結果並具備報警功能。
5.採用如權利要求4所述的一種高精度汽油含水率檢測油箱的檢測方法，其特徵在於:它包含以下步驟: S1、裝置上電，信號發生電路產生矩形波信號，在電容極板之間形成檢測電場； S2、汽油加入油箱中，電極板間介電常數變化引起電容值變化，電容極板引線柱上輸出電容信號，利用C-V轉換電路將引線柱輸出的電容值轉換成電壓並輸入到A/D電路中，A/D轉換電路將電壓值轉換成數位訊號同時輸入單片機系統； S3、測溫元件(9)感受汽油溫度，通過測溫元件引線柱(10)將信號輸送給調理電路，調理電路對信號進行處理使其符合後續電路的要求，同時將信號傳輸給A/D電路中，A/D轉換電路將電壓值轉換成數位訊號同時輸入單片機系統； S4、單片機系統對S2獲得數據進行分析處理，計算出粗略含水率，同時利用S2獲得的汽油溫度數據，對含水率進行修正，從而獲得精確的汽油含水率數據； S5、存儲S4獲得含水率數據，並在顯示器(11)上顯示，同時與設定值對比判定是否發出報警。
【文檔編號】G01N27/24GK104407024SQ201410655084
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】葛亮, 胡澤, 謝小輝, 胡攀, 王證印, 曾強 申請人:西南石油大學