管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型設及一種測量裝置，具體為管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 疏竣作業(yè)在海洋開發(fā)、港口建設、農(nóng)田水利和環(huán)境保護等方面有著非常廣泛的應 用。絞吸式、祀吸式疏竣作業(yè)系統(tǒng)具有挖深范圍大、對±質(zhì)的適應性好等優(yōu)點，是國內(nèi)外主 要發(fā)展的疏竣設備之一。為了進一步降低作業(yè)成本、提高作業(yè)效率，國內(nèi)外研究機構(gòu)和制造 單位自20世紀90年代就已開始對絞吸式疏竣作業(yè)過程的自動化進行研究。疏竣作業(yè)過程 中，泥漿濃度是影響疏竣作業(yè)產(chǎn)量與效率的重要因素。因而，在疏竣作業(yè)過程中如何快速、 準確的測量管道內(nèi)泥漿濃度是一項非常重要的工作。
[0003] 目前測量管道內(nèi)泥漿濃度方法主要設及到W下幾種方式；光學、射線、超聲波、電 導式、電容式。光學式主要是利用動態(tài)光散射技術(shù)探測質(zhì)點運動性質(zhì)，可快速準確測定溶液 中大分子或顆粒的平移擴散系數(shù)，從而求得顆粒大小或者流體力學半徑。目前，該技術(shù)已廣 泛運用于醫(yī)藥、航天、環(huán)境、化工等領域，但由于設計瓶頸限制，目前該種方法只能用于納米 顆粒直徑的測量。
[0004] 射線式濃度計是當射線穿過物質(zhì)時，由于光電效應和散射效應而導致射線強度的 減弱，該種減弱程度和物質(zhì)濃度之間遵循一定規(guī)律。此種測量方式測量精度高，但該套裝置 造價高，對操作人員要求高，使用不當會對周圍環(huán)境及人員造成放射型性傷害，同時該設備 維修、運輸、存儲條件都比較嚴苛。且使用時間長，管道內(nèi)壁結(jié)垢將影響測量精度，在小管徑 條件下測量誤差較大。
[0005] 電導式及電容式泥漿濃度測試是利用均布在管段上的多個電導/電容傳感器采 集到的電導率或電容信號來計算分析管道內(nèi)泥漿濃度，該測量設備維護簡單方便、經(jīng)濟適 用且不受管徑大小限制。但如管道中有較大粒徑的顆粒存在，依據(jù)此方法進行泥漿濃度測 試，會有較大誤差。
[0006] 利用超聲波原理來測量管道內(nèi)泥漿濃度是一種非接觸式測量裝置。超聲波在測試 壁面上多次反射后再將其信號接收，通過對所接收到信號進行分析計算出樣品顆粒中復生 特性阻抗，根據(jù)反射系數(shù)、聲特性阻抗、聲衰減系數(shù)和聲速計算出顆粒濃度分布及濃度。此 種方法只能對高濃度、高衰減的懸濁液或乳劑形式的樣品進行檢測，使用范圍小。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明目的是提供一種安全、經(jīng)濟且不受管道中大粒徑顆粒影響的管道內(nèi)泥漿濃 度測試裝置。
[000引管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，包括卡輸，卡輸上均勻的安裝有多個電極片，當 卡輸卡在管道外壁上，所述的電極片貼在管道的外壁上，所述的卡輸連接頭通過卡輸螺栓 連接；所述的卡輸外還圍有屏蔽套，所述的卡輸和屏蔽套之間有墊塊隔開，所述的屏蔽套的 接口由連接螺栓連接。
[0009] 所述的卡輸包括兩個相對的卡槽，卡槽分別有外層和底層組成，電極片的兩端分 別插在相對的卡槽內(nèi)，所述的外層與電極片接觸面有凹凸紋，底層為薄膜，所述的卡槽底部 有穿線孔，電極片的導線從穿線孔穿出，所述的兩個卡槽通過連接橋連接。
[0010] 所述的墊塊安裝在外層的表面。
[0011] 所述的兩個卡槽之間還有綁帶，綁帶包圍在電極片外側(cè)中部，當卡輸卡在管道外 壁上，綁帶收緊將電極片捆綁貼近在管道的外壁上。
[0012] 本實用新型提供的管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置提高其安全系數(shù)同時降低了 設備費用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集點與測量點之間的長距離管道內(nèi)泥漿濃度測量，消除管道內(nèi)大 粒徑顆粒，對管道內(nèi)泥漿濃度測量的影響，從而可提高管道內(nèi)泥漿測量精度，為疏竣工程中 泥漿濃度測量提供準確依據(jù)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本實用新型的卡輸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3是本實用新型的裝置與信息處理裝置連接示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖詳細說明本專利的具體實施過程。
[0017] 如圖1所示，管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，包括卡輸2，卡輸2上均勻的安裝有 多個電極片1，當卡輸2卡在管道100外壁上，所述的電極片1貼在管道100的外壁上，所述 的卡輸2連接頭通過卡輸螺栓4連接；所述的卡輸2外還圍有屏蔽套3,所述的卡輸2和屏 蔽套3之間有墊塊6隔開，所述的屏蔽套3的接口由連接螺栓5連接。
[001引如圖2所示，所述的卡輸2包括兩個相對的卡槽，卡槽分別有外層21和底層22組 成，電極片1的兩端分別插在相對的卡槽內(nèi)，所述的外層21與電極片1接觸面有凹凸紋，底 層22為薄膜，所述的卡槽底部有穿線孔24,電極片1的導線7從穿線孔24穿出，所述的兩 個卡槽通過連接橋23連接。
[0019] 所述的墊塊6安裝在外層21的表面。
[0020] 所述的兩個卡槽之間還有綁帶25,綁帶25包圍在電極片1外側(cè)中部，當卡輸2卡 在管道100外壁上，綁帶25收緊將電極片1捆綁貼近在管道100的外壁上。
[0021] W上管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置為電容傳感機構(gòu)，測試使用時候與信號處理 機構(gòu)結(jié)合使用，所述的電容傳感機構(gòu)安裝在管道100外壁上，當管道中泥漿濃度變化時，安 裝在管道外壁的電容傳感機構(gòu)將變化信號輸送到信號處理機構(gòu)；如圖3所示，所述的信號 處理機構(gòu)，包括依次連接的信號源模塊31、極板轉(zhuǎn)換模塊32、交流激勵測量模塊33、交流放 大模塊34、乘法器模塊35、濾波模塊36、數(shù)據(jù)比較模塊37 ;電極片1通過導線7與信號源模 塊31連接；信號源模塊31通過移相模塊30與乘法器模塊35連接，所述的極板轉(zhuǎn)換模塊32 和數(shù)據(jù)比較模塊37分別與無線傳輸集成模塊38連接，所述的無線傳輸集成模塊38與PC 機39連接。
[0022] 當管道100中泥漿濃度變化時，其介電常數(shù)也會隨之變化，使得安裝在管道100外 壁的任意兩電極片之間的電容會隨著管道內(nèi)泥漿濃度變化而變化，可在短時間內(nèi)測量出在 某一時刻任意兩對電極片之間的電容值，根據(jù)測得電容數(shù)據(jù)，結(jié)合濃度計算公式可求解出 管道內(nèi)泥漿濃度。
[0023] 信號源模塊31發(fā)出脈沖信號，為電容/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端提供電壓信號。端 口輸入可控制該模塊輸出不同波形的電壓信號，正弦波，方波，立角波之一。選取恰當電容 值，同時調(diào)節(jié)變阻器，使信號發(fā)生模塊發(fā)出不同頻率，波形良好，幅度穩(wěn)定的電壓信號。
[0024] 極板轉(zhuǎn)換模塊32,電極片1可分為：源電極及測量電極，電極片依次編號為1? 12,首先將電壓加在電極片1上，將電極片2?12作為測量電極，可對1-2,1-3,…，1-12之 間電容值進行測量。測量電路的輸入是處于虛地狀態(tài)，所W它們之間互不影響，下一次測量 則選擇2作為源電極，電極3, 4,…，12成為測量電極，由于電極對1-2之間電容已經(jīng)測量， 故電極1為冗余將其接地，依次W 3為源電極，如此進行直至電極11為源電極，電極片12 為檢測電極，1-10電極片均接地，共66個電容值。
[0025] 根據(jù)上述的數(shù)據(jù)采集順序，PC機39發(fā)出指令來極板轉(zhuǎn)換模塊32。巧片依次控制 極板接源、接地、接檢測S種不同的工作模式。電極板1分別與巧片1，2, 3的N015端口連 接，同理，極板2, 3, 4. . . 11，12分別與巧片1，2, 3的N014-N010、N02-N07端口相連。分別它 們的控制信號由單片機提供，巧片1及3均為MAX306型巧片，通過控制A0, A1，A2, A3端口 信號使1-12電極片中任一電極片與COM化）端聯(lián)通，巧片2是MAX307巧片，該巧片可通過 控制A0, A1，A2, A3端口信號使1-12電極片中任兩電極片與COMA及COMB (接地）端斷開。
[0026] (；為所測電容，通過極板轉(zhuǎn)換作用使得任意兩極板之間形成電容測量通路。在測 量某一對電極對之間的電容時，信號發(fā)生器在源電極上加上激勵信號，選擇恰當?shù)腃p值，并 且使得信號源激勵頻率足夠大；j?CfRf>> 1，有=>;其1。-爭'1，通過交流激 勵電路作用，使電路中產(chǎn)生交流電流，如式中所示，檢測電極上電壓值V2與輸入電壓值Vi成 正比關(guān)系，該檢測極電壓值較?。ㄆし墸?，交流放大電路可將該電壓信號放大，通過該模 塊作用使其電壓放大為：2。調(diào)節(jié)信號源中相關(guān)參數(shù)，可使得信號源發(fā)出不同波 形的電壓信號V/，移相模塊主要是將該信號調(diào)制成與交流放大電路輸出電壓信號同頻同 相的電壓信號V4。將交流放大輸出電壓信號V3與移相模塊輸出信號進行乘法處理后，輸出 包含與放大器輸出的正弦峰值成正比的直流成分V。和其它交流分量V 6,最后用低通濾波濾 除交流分量，得到直流分量Ve代表被測電容大小。所得電容數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)比較模塊處理后， 通過無線傳輸模塊傳送給PC機，由相關(guān)程序?qū)艿纼?nèi)泥漿濃度進行計算。
【主權(quán)項】
1. 管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，其特征在于：包括卡箍，卡箍上均勻的安裝有多 個電極片，當卡箍卡在管道外壁上，所述的電極片貼在管道的外壁上，所述的卡箍連接頭通 過卡箍螺栓連接；所述的卡箍外還圍有屏蔽套，所述的卡箍和屏蔽套之間有墊塊隔開，所述 的屏蔽套的接口由連接螺栓連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，其特征在于：所述的卡箍 包括兩個相對的卡槽，卡槽分別有外層和底層組成，電極片的兩端分別插在相對的卡槽內(nèi)， 所述的外層與電極片接觸面有凹凸紋，底層為薄膜，所述的卡槽底部有穿線孔，電極片的導 線從穿線孔穿出，所述的兩個卡槽通過連接橋連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，其特征在于：所述的墊塊 安裝在外層的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，其特征在于：所述的兩個 卡槽之間還有綁帶，綁帶包圍在電極片外側(cè)中部，當卡箍卡在管道外壁上，綁帶收緊將電極 片捆綁貼近在管道的外壁上。
【專利摘要】本實用新型涉及一種測量裝置，具體為管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置，包括卡箍，卡箍上均勻的安裝有多個電極片，當卡箍卡在管道外壁上，電極片貼在管道的外壁上，卡箍外還圍有屏蔽套，卡箍和屏蔽套之間有墊塊隔開。本實用新型提供的管道內(nèi)泥漿濃度電容式測量裝置提高其安全系數(shù)同時降低了設備費用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集點與測量點之間的長距離管道內(nèi)泥漿濃度測量，消除管道內(nèi)大粒徑顆粒，對管道內(nèi)泥漿濃度測量的影響，從而可提高管道內(nèi)泥漿測量精度，為疏浚工程中泥漿濃度測量提供準確依據(jù)。
【IPC分類】G01N27-22
【公開號】CN204330664
【申請?zhí)枴緾N201420853152
【發(fā)明人】范世東, 鄧勇, 朱漢華, 劉建偉, 曹福, 江攀
【申請人】武漢理工大學, 長江宜昌航道工程局, 范世東, 鄧勇, 朱漢華, 劉建偉, 曹福, 江攀
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月28日