專利名稱：微波測(cè)定探頭的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種石化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)智能切水設(shè)備中的探頭，具體地說(shuō)是一種微波測(cè)定探頭。
二背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)自動(dòng)化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在罐區(qū)自動(dòng)化領(lǐng)域，油罐自動(dòng)脫水一直是一個(gè)急待解決的難題。一方面，人工切水工作量大，也不安全，有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的有毒有害氣體侵害人體健康，另一方面，傳統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)切水器還存在一些問(wèn)題，尤其在重質(zhì)油品中不能得到很好的應(yīng)用。
目前在國(guó)內(nèi)石化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)自動(dòng)切水方面，普遍采用浮子式、磁浮式和射頻式自動(dòng)切水器。在輕質(zhì)油切水方面，浮子式等切水器尚可以起到一定作用，但由于切水虹吸管問(wèn)題得不到解決，其在實(shí)際應(yīng)用中存在很多問(wèn)題，并沒(méi)有從根本上解決自動(dòng)切水問(wèn)題；在重質(zhì)油切水方面，上述三種方式的切水器從本質(zhì)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切水。
機(jī)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(jù)油和水的比重差，通過(guò)浮子等獲得力，再通過(guò)各種機(jī)械傳導(dǎo)，來(lái)推動(dòng)閥門。一般浮子不能安裝在油罐內(nèi)部，還需要油罐外連接一個(gè)小罐，小罐與油罐連成連通器，浮子和機(jī)械閥門等安裝在小罐中。這種方法的缺點(diǎn)是1、由于重質(zhì)油的密度比較大，油水比重差很小，不能獲得足夠的力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門，所以一般只能用在比較輕質(zhì)的油品中；2、連通器經(jīng)常會(huì)由于溫度、安裝位置、氣阻等原因產(chǎn)塵阻塞，致使機(jī)械式切水器不能正常工作，易發(fā)生故障，靈敏性和準(zhǔn)確性差。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，安裝簡(jiǎn)易，可靠性好的微波測(cè)定探頭。
本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種微波測(cè)定探頭，其特征是它包括穩(wěn)壓電路、振蕩及發(fā)射接收電路、處理電路和天線，與電壓輸入端相連接的穩(wěn)壓電路分別與振蕩及發(fā)射接收電路和處理電路連接，振蕩及發(fā)射接收電路的信號(hào)輸出端與處理電路的輸入端連接，處理電路與信號(hào)輸出端連接，將經(jīng)處理后的信號(hào)輸出；振蕩及發(fā)射接收電路還與天線相互連接。
在本實(shí)用新型中，輸入給穩(wěn)壓電路的電壓為12伏，通過(guò)穩(wěn)壓電路后給振蕩及發(fā)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(cè)定探頭能安全穩(wěn)定的工作，本實(shí)用新型中的穩(wěn)壓電路、振蕩及發(fā)射接收電路、處理電路可設(shè)置在防爆盒內(nèi)。
本實(shí)用新型中，天線是放置在環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)所中，為使天線與振蕩及發(fā)射接收電路連接牢固，信號(hào)傳遞清晰正常，所述天線可以通過(guò)同軸電纜與振蕩及發(fā)射接收電路相互連接。天線可設(shè)置在經(jīng)過(guò)加工的不銹鋼桿上，不銹鋼桿可通過(guò)法蘭固定在測(cè)定區(qū)內(nèi)。
鑒于浮子或射頻探頭極易受到油品及油品中的雜質(zhì)污染而失去效用。本實(shí)用新型中選用2.4G高頻微波，利用其測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特性，從探頭天線端發(fā)送微波，靠檢測(cè)發(fā)射波得到介質(zhì)屬性。它的工作原理是介質(zhì)對(duì)微波的吸收正比于介質(zhì)的介電系數(shù)。水的介電系數(shù)較大，對(duì)微波的吸收很強(qiáng)；油的介電系數(shù)較小，對(duì)微波的吸收較弱。
在相同的溫度下，被測(cè)介質(zhì)吸收的能量越大，發(fā)射電路提供的能量就越大，發(fā)射電路功率為P＝I×V式中P——發(fā)射電路的總功率I——發(fā)射電路的總電流V——發(fā)射電路的供電電壓由于發(fā)射電路采用穩(wěn)定的電源供電，因此發(fā)射電路的總功率就隨總電流的變化而變化，發(fā)射電路總電流的變化便反映出介質(zhì)的介質(zhì)介電系數(shù)，從而決定出被測(cè)物。實(shí)驗(yàn)也證明出，含水量的變化與發(fā)射電路總電流的變化基本成線性關(guān)系。
微波的穿透性極強(qiáng)，微波探頭具有很好的抗污染能力，即使探頭被石蠟、焦油等成份包裹，也能正常工作，也不會(huì)因?yàn)闇囟然蚝}量的變化而不穩(wěn)定，因而特別適合在各種重質(zhì)油中使用。微波探頭還能準(zhǔn)確測(cè)定乳化物狀態(tài)，根據(jù)乳化物中的含油量可以進(jìn)行相應(yīng)操作，解決了切水過(guò)程中乳化物無(wú)法處理的問(wèn)題，保證了切水的可靠性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的微波測(cè)定探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)易方便，不存在機(jī)械磨損和機(jī)械故障，可靠性遠(yuǎn)高于磁浮式及射頻式探頭；并且可耐受高溫，具有高靈敏性能實(shí)時(shí)傳輸介質(zhì)信號(hào)。它的優(yōu)點(diǎn)是1、能用于各種密度的油品中；2、不易產(chǎn)生故障，靈敏性和準(zhǔn)確性高。
四

圖1是本實(shí)用新型的電路框圖；圖2是本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)電路圖；圖3是本實(shí)用新型用于油水測(cè)定中實(shí)施例的示意圖。
五具體實(shí)施方式
一種本實(shí)用新型所述的微波油水測(cè)定探頭，包括安裝在防爆盒5中的穩(wěn)壓電路1、振蕩及發(fā)射接收電路2、處理電路3和固定在經(jīng)車床加工的不銹鋼桿6上的天線4；防爆盒5可選用三合模具廠出產(chǎn)的BP13B防爆盒，不銹鋼桿6可通過(guò)法蘭固定在測(cè)定油罐內(nèi)。天線4是放置在環(huán)境惡劣的油罐內(nèi)，為使天線4與振蕩及發(fā)射接收電路2連接牢固，信號(hào)傳遞清晰正常，天線4可以通過(guò)同軸電纜與振蕩及發(fā)射接收電路2相互連接。穩(wěn)壓電路1的輸入電壓為12伏直流電壓，穩(wěn)壓電路1分別向振蕩及發(fā)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(fā)射接收電路2產(chǎn)生2.4GHz振蕩微波信號(hào)。進(jìn)行信號(hào)處理的處理電路3輸入端與振蕩及發(fā)射接收電路2的信號(hào)輸出端連接，經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)由處理電路3輸出。天線4與振蕩及發(fā)射接收電路2相互連接并發(fā)射或接收信號(hào)。
微波油水測(cè)定探頭信號(hào)流程如下向穩(wěn)壓電路1輸入穩(wěn)定的+12V直流電壓，經(jīng)穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)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(fā)射接收電路2，振蕩及發(fā)射接收電路2中的標(biāo)準(zhǔn)起振模塊產(chǎn)生2.4～2.5GHz的微波信號(hào)，并將信號(hào)放大后變送到天線4上發(fā)射出去，該振蕩及發(fā)射接收電路2中的接收模塊再把天線4反饋來(lái)的信號(hào)進(jìn)行接收，以0～3V電壓形式變送到處理電路3，本實(shí)用新型中的處理電路3由4個(gè)放大器U1A、U1B、U2A、U2B，兩個(gè)可調(diào)電阻R2、R5，5個(gè)電阻R3、R6、R7、R9、R10，兩個(gè)電容C1、C2連接而成，它的作用是通過(guò)調(diào)制解調(diào)方法，分析出天線4上功率損失情況，運(yùn)用0～5V電壓值的形式輸出。本實(shí)用新型的電氣技術(shù)參數(shù)如下輸入+12±0.5DCV；振蕩器頻率2.4～2.5GHz；工作消耗＜30mW；檢測(cè)時(shí)間＜2毫秒；輸出0～5DCV(空氣＞2.0V)；工作溫度-25℃～105℃；工作濕度95％無(wú)凝結(jié)；連接方式法蘭連接(GB9119-88)。
在本實(shí)用新型所述的微波油水測(cè)定探頭中振蕩及發(fā)射接收電路2中的微波信號(hào)振蕩器ZD，主要產(chǎn)生微波信號(hào)傳輸?shù)教炀€4上，不同的介質(zhì)對(duì)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(guò)微波振蕩器上的ZD1號(hào)輸出腳體現(xiàn)，ZD1號(hào)腳上輸出為直流電壓，電壓值的大小直接反映出被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)。
因?yàn)檎袷幤鱖D輸出為阻抗50歐姆的電壓信號(hào)，而且在相同的條件下檢測(cè)，不同的振蕩器輸出也不相同，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)放大、偏調(diào)處理，也稱為“標(biāo)定”。本電路采用線性標(biāo)定。
Fout＝(1+Ka)*(K)*Xin-Ka*Y[1]Fout為總輸出，供控制器；Ka為放大系數(shù)，通過(guò)可變電阻R2調(diào)節(jié)；Xm為振蕩器輸出既ZD1腳上的電壓值；KX通過(guò)可變電阻R5改變，用于單獨(dú)調(diào)節(jié)Xm的系數(shù)；Y為常數(shù)項(xiàng)，通過(guò)可變電阻R1來(lái)調(diào)節(jié)，其中U3為R1提供穩(wěn)定的+5V電壓。
因此，通過(guò)對(duì)[1]式各系數(shù)的適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而能夠標(biāo)定位微波探頭的輸出信號(hào)Fout。
權(quán)利要求1.一種微波測(cè)定探頭，其特征是它包括穩(wěn)壓電路(1)、振蕩及發(fā)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(wěn)壓電路(1)分別與振蕩及發(fā)射接收電路(2)和處理電路(3)連接，振蕩及發(fā)射接收電路(2)的信號(hào)輸出端與處理電路(3)的輸入端連接，處理電路(3)與信號(hào)輸出端連接；振蕩及發(fā)射接收電路(2)與天線(4)相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)定探頭，其特征是所述穩(wěn)壓電路(1)、振蕩及發(fā)射接收電路(2)和處理電路(3)可設(shè)置在防爆盒內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)定探頭，其特征是所述天線(4)是通過(guò)同軸電纜與振蕩及發(fā)射接收電路(2)相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波測(cè)定探頭，其特征是所述天線(4)可設(shè)置在不銹鋼桿上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好的微波測(cè)定探頭。它包括穩(wěn)壓電路、振蕩及發(fā)射接收電路、處理電路和天線；穩(wěn)壓電路分別給振蕩及發(fā)射接收電路和處理電路提供電壓，振蕩及發(fā)射接收電路將產(chǎn)生的振蕩信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射，并由天線接收反饋信號(hào)再傳遞給處理電路，處理電路將經(jīng)處理后的信號(hào)輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能用于各種密度的油品中、使用壽命長(zhǎng)、不易產(chǎn)生故障、靈敏性和準(zhǔn)確性高，它廣泛適用于石化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中油罐內(nèi)的自動(dòng)切水設(shè)備中。
文檔編號(hào)B65D90/48GK2675603SQ20042002483
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者劉超 申請(qǐng)人:劉超