專利名稱：多相流體界面檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)檢測儀表技術(shù)，特別涉及石化工業(yè)中油/氣、油/水的界面測定。
在石化工業(yè)中，油品脫水問題一直未能得到有效解決，其原因在于油/氣的界面確定困難。參考文獻(xiàn)“WQ Yang，Brant MR and MS 1994A multi-interfance leavel measurement system using a segmentedcapacitance senser for oil separators Meas.Sci.Technol.51177-1180”中給出了具有多個(gè)激發(fā)電極對(duì)一個(gè)公共檢測的電極的多相流體界面檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，這種系統(tǒng)存在以下問題(a)、傳感器無法實(shí)現(xiàn)規(guī)范化生產(chǎn)。比如其具有160個(gè)激發(fā)電極，一個(gè)公共檢測電極，共需161條連線，電路相當(dāng)復(fù)雜；(b)、容易產(chǎn)生串音現(xiàn)象，導(dǎo)致測量精確度下降。因而這種結(jié)構(gòu)在我國未能得到推廣。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范化批量生產(chǎn)、具有較高檢測精度的多相流體界面的檢測裝置。
本實(shí)用新型基于電容公式C＝kεs/d設(shè)計(jì)，當(dāng)平行板中介質(zhì)變化時(shí)，其介電常數(shù)ε也發(fā)生變化，故可用C公式來確定多相流體界面。
本實(shí)用新型包括信號(hào)發(fā)生器、由激發(fā)電極和檢測電極構(gòu)成的平行板電容傳感器、檢測電路、電腦，其特征是所述的電容傳感器由多個(gè)激發(fā)電極對(duì)多組檢測電極分別相向構(gòu)成，即一個(gè)激發(fā)電極面對(duì)一組檢測電極。
激發(fā)電極、檢測電極各由兩片敷銅板背向粘合層疊制成電極板，其中一片為雙面敷銅板，其粘合面制有電極引線；電極板的相向面敷銅層通過蝕刻形成導(dǎo)體圍框和導(dǎo)體電極。
每塊電極板的導(dǎo)體圍框及其相背面均接地。
多個(gè)激發(fā)電極和多組檢測電極均依次垂直平行排列嵌裝在開有豎直通槽的塑料圓柱體槽內(nèi)的相對(duì)面。
檢測電路包括由微控制器控制的多路開關(guān)和電容/電壓轉(zhuǎn)換電路C/V，一組多路開關(guān)控制將信號(hào)發(fā)生器輸出的20Vpp交流信號(hào)按順序逐個(gè)加到各激發(fā)電極上，并控制其余各激發(fā)電極接地；另一組多路開關(guān)將檢測電極按順序逐個(gè)與C/V電路接通，并控制其余各檢測電極接地。
本實(shí)用新型提出的多相流體界面檢測裝置，解決了常規(guī)儀器容易受污染，不能精確測定多個(gè)界面問題。在電容傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提出了多個(gè)激發(fā)電極對(duì)多組檢測電極設(shè)計(jì)，簡化了線路，實(shí)現(xiàn)了規(guī)范化批量生產(chǎn)。多路開關(guān)電路順序選擇一個(gè)激發(fā)電極及檢測電極時(shí)其他各電極均接地的設(shè)計(jì)方案及每塊電極都由圍框接地屏蔽，消除了串音現(xiàn)象和邊界效應(yīng)，保證了測試精度，可應(yīng)用于原油處理時(shí)油/氣、油/水界面的監(jiān)測，提高了原油處理能力；還可廣泛應(yīng)用于加油站及其他需要實(shí)時(shí)監(jiān)測多液位場合。
附圖中，

圖1為本實(shí)用新型電容傳感器示意圖，圖2為圖1B向視圖，圖3為實(shí)施例一個(gè)單元傳感器示意圖，圖4為圖3立體示意圖，圖5為圖3A-A截面圖，圖6為實(shí)施例原理方框圖，圖7為多路開關(guān)原理圖，圖8為4×4單元傳感器接線圖，圖9為測量電路原理圖。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
參照?qǐng)D1、圖2，平行板電容傳感器1由相同結(jié)構(gòu)電極板間隔相向設(shè)置構(gòu)成，其中左邊電極板用作激發(fā)電極CGA，右邊電極板用作檢測電極CGB，激發(fā)電極面積比檢測電極大，比如一個(gè)激發(fā)電極對(duì)四個(gè)檢測電極，則激發(fā)電極面積相當(dāng)于四倍檢測電極面積。每塊電極板均由一塊單面敷銅板和一塊雙面敷銅板粘合制成，其中雙面敷銅板的粘合面的敷銅層刻成電極引線3，單面敷銅板的無銅面為粘合面。該平行板電容傳感器1的背向敷銅層均接地，面向敷銅層分別制成中心電極CG和接地圍框2。
參照?qǐng)D3～圖5，多個(gè)由絕緣材料制成的圓柱體4開有豎向通槽6，電容傳感器1的激發(fā)電板CGA和檢測電極CGB分別相向嵌裝在通槽6的兩側(cè)，每個(gè)CGA面對(duì)多個(gè)CGB。每個(gè)單元圓柱體4兩端均制有法蘭5，用于多個(gè)單元上下串連。當(dāng)單元數(shù)足夠多時(shí)，其伸入流體也足夠深，可檢測多相流體界面。
參照?qǐng)D6～圖8，本實(shí)施例的一個(gè)單元采用4×4結(jié)構(gòu)，即4個(gè)激發(fā)電極CGA面對(duì)16個(gè)檢測電極CGB。信號(hào)發(fā)生器SH產(chǎn)生20Vpp交流信號(hào)，經(jīng)微控制器KZ控制的多路開關(guān)DL逐個(gè)順序加到激發(fā)電極CGA，同時(shí)微控制器KZ也控制多路開關(guān)DL逐個(gè)順序?qū)z測電極CGB上的感應(yīng)信號(hào)加到電容/電壓轉(zhuǎn)換電路C/V，經(jīng)控制器KZ送到電腦PC處理顯示。舉列來說，在T1周期內(nèi)，DL1控制開關(guān)導(dǎo)通，SH信號(hào)被加到CGA1，其余的CGA均接地；在T1內(nèi)，分成T1-1、T1-2、T1-3、T1-4依次接通檢測電板CGB1、CGB2、CGB3、CGB4，在任一時(shí)間內(nèi)，只有一個(gè)CGB接通C/V，其余均接地，加之每塊電極板背面接地、圍框接地，從而有效地抑制了串音現(xiàn)象和邊界效應(yīng)，保證了每一深度的檢測精度。
圖9為測量電路原理。以控制2個(gè)電極為例，12MHZ晶振芯片與芯片74L393、74L288、PM7524、LM741(×2)構(gòu)成峰一峰值為20V的正弦信號(hào)發(fā)生器；由2塊DG201芯片構(gòu)成多路開關(guān)DL，其中第一塊DG201的2、6端接收接號(hào)SH，3、7、11、15端連接激發(fā)電極CGA，第2塊DG201的2、6、10、14端連接檢測電極CGB；由6塊CA3140芯片組成的包括C/V電路的檢測電路，將檢測信號(hào)處理后送數(shù)據(jù)采集卡ADC。
本實(shí)施例的4×4單元結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡化，經(jīng)多單元串連后可在較大深度范圍內(nèi)檢測多個(gè)界面。比如對(duì)一個(gè)800cm長的傳感器，如單個(gè)檢測電極定為5cm，以已有技術(shù)設(shè)計(jì)，需160個(gè)激發(fā)電極、一個(gè)檢測電極，共需161條引線，而本設(shè)計(jì)只需26條引線即可。
權(quán)利要求1.一種多相流體界面檢測裝置，包括信號(hào)發(fā)生器(SH)、由激發(fā)電極(CGA)和檢測電極(CGB)構(gòu)成的平行板電容傳感器(1)、檢測電路、電腦(PC)，其特征在于電容傳感器(1)由多個(gè)激發(fā)電極(CGA)對(duì)多組檢測電極(CGB)分別相向構(gòu)成，即一個(gè)激發(fā)電極面對(duì)一組檢測電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于激發(fā)電極(CGA)、檢測電極(CGB)各由一片單面敷銅板和一片雙面敷銅板粘合層疊制成電極板，其中雙面敷銅板的粘合面制有電極引線(3)，每塊電極板的一面敷銅層蝕刻成導(dǎo)體圍框(2)和導(dǎo)電電極，該導(dǎo)體圍框(2)及其相背面的敷銅層均接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測裝置，其特征在于多個(gè)所述激發(fā)電極(CGA)和多組檢測電極(CGB)均依次垂直平行排列嵌裝在開有豎直通槽(6)的絕緣材料圓柱體(4)槽內(nèi)的相對(duì)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測裝置，其特征在于圓柱體4兩端各制有法蘭(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征于檢測電路包括由微控制器(KZ)控制的多路開關(guān)(DL)和電容/電壓轉(zhuǎn)換電路(C/V)，一組多路開關(guān)將信號(hào)發(fā)生器(SH)輸出的交流信號(hào)按順序逐個(gè)加到各激發(fā)電極(CGA)上，并控制其余各激發(fā)電極接地，另一組多路開關(guān)將檢測電極(CGB)按順序逐個(gè)與C/V電路接通，并控制其余各檢測電極接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石化工業(yè)中油/氣、油/水的界面測定裝置,包括信號(hào)發(fā)生器,由激發(fā)電極和檢測電極構(gòu)成的平行板電容傳感器、檢測電路、電腦,其特征是電容傳感器由多個(gè)激發(fā)電板對(duì)多組檢測電極分別相向構(gòu)成,并依次垂直平行排列嵌裝在開有豎直通槽的絕緣圓柱體槽內(nèi)的相對(duì)面,將多個(gè)單元圓柱體串連,可檢測具有多相流體的各個(gè)界面,可廣泛用于需要實(shí)時(shí)監(jiān)測多界面流體的場合。
文檔編號(hào)G01N13/00GK2469436SQ0123870
公開日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者王萬年 申請(qǐng)人:王萬年