專利名稱：一種油水界面測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種油水界面測量裝置。
背景技術(shù)：
石油儲罐中，罐的最底層通常會有一定高度的水，要準確評估油罐中油的多少，需要對油水界面的位置進行準確的判斷，目前油水界面的測量絕大多數(shù)是采用人工檢尺和分析化驗的方法。這種落后的檢測手段，測量精度低，無法保證生產(chǎn)的正常運行，更談不上優(yōu)化操作，使生產(chǎn)操作和管理決策具有很大的盲目性。如何解決石油儲罐的自動測量問題是提高原油集輸自動化水平的一項關(guān)鍵技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的油水界面的測量精度低、無法保證生產(chǎn)的正常運行的技術(shù)問題， 本實用新型提供了一種油水界面測量裝置。本實用新型的技術(shù)解決方案油水界面測量裝置，包括光學傳感探頭、光源、光電探測裝置以及報警裝置，其特殊之處在于所述光學傳感探頭包括五棱鏡結(jié)構(gòu)、入射端光纖、出射端光纖、 設(shè)置在入射端光纖上的第一準直器以及設(shè)置在出射端光纖上的第二準直器，所述光源經(jīng)過第一準直器輸入至五棱鏡結(jié)構(gòu)，所述五棱鏡結(jié)構(gòu)經(jīng)過第二準直器輸出至光電探測裝置，所述光電探測裝置與報警裝置連接，所述五棱鏡結(jié)構(gòu)包括第一反射邊a、第二反射邊b、第三反射邊C、第四反射邊d以及第五反射邊e圍成的封閉五邊形，其中第五反射邊e為水平邊，第一反射邊a與第二反射邊b之間的夾角為Θ 2，第二反射邊b與第三反射邊c之間的夾角為Θ 3，第三反射邊c與第四反射邊d之間的夾角為Θ4，第一反射邊a與第五反射邊e之間的夾角為Θ 1，第五反射邊e與第四反射邊d之間的夾角為Θ5，滿足以下關(guān)系α1<Θ1^ α2；θ5 = θ I ； θ 3 = θ 4 = θ 2 = 2 θ I ;其中α I
為空氣中發(fā)生全反射必需滿足入射角^^arcSin$
Π2α 2為在油中不滿足全反射條件入射角pSSarcsinf
Π2空氣的折射率nQ油的折射率η:棱鏡的折射率 上述油水界面測量裝置還包括濾油裝置，所述濾油裝置套于并固定在光學傳感探頭上，所述濾油裝置包括一端開口的中空瓶狀殼體，所述殼體15的底部布設(shè)有濾油孔， 所述殼體靠近開口的一端側(cè)壁上設(shè)置有排氣孔。上述五棱鏡采結(jié)構(gòu)采用K9玻璃，[0018]所述五棱鏡米結(jié)構(gòu)米用K9玻璃，則39. 8° ( Θ I 彡 70. 44。，79. 6° ( Θ 3 = Θ 4 = Θ 2 彡 140. 88。，Θ5= Θ I。上述五棱鏡采結(jié)構(gòu)采用K9玻璃，取Θ I = 67. 5。，可依此計算出Θ 2 = Θ 3 = Θ 4 =135°，Θ 5 = Θ I = 67. 5。。上述殼體靠近殼體底部的側(cè)壁設(shè)置有濾油孔。本實用新型所具有的優(yōu)點I、本實用新型采用光電系統(tǒng)測量，光電系統(tǒng)響應時間短，系統(tǒng)靈敏度高，并且多個探頭組合可實現(xiàn)多點分布油水界面測量。2、使用時將本實用新型光學傳感探頭包括五棱鏡結(jié)果，將光學傳感探頭置于油罐中去檢測油水界面，當光學傳感探頭從空氣到接觸油，系統(tǒng)信號燈由待機變成閃爍，當探頭接觸到油水界面時系統(tǒng)信號燈立馬變成待機，停止報警，提示已接觸到油水界面，準確判斷出油水界面的位置。3、本實用新型在光學傳感探頭外套接了一個濾油裝置，檢測時利用濾油裝置破壞掉油水界面形成一層表面張力較大的油膜，然后進行檢測，提高了油水界面的檢測精度。4、本實用新型與雷達液位測量裝置相比較具有無源(安全性高)、不受電磁干擾、 可遠距離傳輸及監(jiān)控、靈敏度高、不存在盲區(qū)、安裝簡便、價格低、體積小等的優(yōu)點。

圖I為本實用新型的油水界面測量裝置原理示意圖；圖2為本實用新型的油水界面測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型濾油裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖3的右視圖；圖5為本實用新型光學傳感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型一種實施例的光學傳感探頭示意圖；其中附圖標記為1-光源，2-光纖,3-第一準直器,4-五棱鏡結(jié)構(gòu),5-第二準直器，7-光電探測器，8-報警裝置，9-油，10-油罐，11- 7jC, 12-濾油裝置，13-濾油孔，14-排氣孔，15-殼體,16-光學傳感探頭。
具體實施方式
如圖所示I光學光纖式油水界面測量裝置，利用光學傳感探頭16周圍介質(zhì)折射率的不同而產(chǎn)生菲涅爾反射的原理；光源I發(fā)出的光通過光纖2傳輸?shù)降谝粶手逼?實現(xiàn)光的準直，并將準直光垂直入射到一個五棱鏡結(jié)構(gòu)4中，光在五棱鏡結(jié)構(gòu)4中經(jīng)過四次菲涅爾反射，再由第二準直器5出射，經(jīng)過光纖2傳輸后，進入光電探測器7，通過光電轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動報警器8及信號燈報警，以實現(xiàn)液位的檢測。當光學傳感探頭置于空氣中時，滿足菲涅爾反射條件，從第二準直器5有光輸出，系統(tǒng)處于待機狀態(tài)；而當油9面一接觸到探頭，由于油的折射率大于空氣，不滿足菲涅爾反射條件，第二準直器5中沒有光輸出，檢測系統(tǒng)信號燈立即閃爍并發(fā)出報警音，當光學傳感探頭繼續(xù)向下接觸到油水界面時，再次滿足菲涅爾反射的條件，檢測系統(tǒng)再次處于待機狀態(tài)，由此可準確判斷出油水界面的位置。[0036]因為光學傳感探頭同時要滿足在油中不發(fā)生全反射而在水和空氣中都發(fā)生全反射，因此光學傳感探頭采用五棱鏡結(jié)構(gòu)五棱鏡結(jié)構(gòu)包括第一反射邊a、第二反射邊b、第三反射邊C、第四反射邊d以及第五反射邊e圍成的封閉五邊形，其中第五反射邊e為水平邊，第一反射邊a與第二反射邊b之間的夾角為Θ 2，第二反射邊b與第三反射邊c之間的夾角為Θ 3，第三反射邊c與第四反射邊d之間的夾角為Θ4，第一反射邊a與第五反射邊e之間的夾角為Θ 1，第五反射邊e與第四反射邊d之間的夾角為Θ5，Θ I 滿足(11< Θ I α 2在空氣中發(fā)生全反射必需滿足入射角
權(quán)利要求1.油水界面測量裝置，包括光學傳感探頭、光源、光電探測裝置以及報警裝置，其特征在于所述光學傳感探頭包括五棱鏡結(jié)構(gòu)、入射端光纖、出射端光纖、設(shè)置在入射端光纖上的第一準直器以及設(shè)置在出射端光纖上的第二準直器，所述光源經(jīng)過第一準直器輸入至五棱鏡結(jié)構(gòu)，所述五棱鏡結(jié)構(gòu)經(jīng)過第二準直器輸出至光電探測裝置，所述光電探測裝置與報警裝置連接，所述五棱鏡結(jié)構(gòu)包括第一反射邊(a)、第二反射邊(b)、第三反射邊(C)、第四反射邊 (d)以及第五反射邊(e)圍成的封閉五邊形，其中第五反射邊(e)為水平邊，第一反射邊(a)與第二反射邊(b)之間的夾角為Θ 2，第二反射邊(b)與第三反射邊 (C)之間的夾角為Θ 3，第三反射邊(C)與第四反射邊(d)之間的夾角為Θ 4，第一反射邊 (a)與第五反射邊(e)之間的夾角為Θ 1，第五反射邊(e)與第四反射邊(d)之間的夾角為 Θ 5，滿足以下關(guān)系α1< Θ I ^ α 2 ； Θ 5 = θ I ； θ 3 = θ 4 = θ 2 = 2 θ I ；其中α I為空氣中發(fā)生全反射必需滿足入射角《Larcsin，Π2α 2為在油中不滿足全反射條件入射角《2 SarcsinfΠ2空氣的折射率 油的折射率Πι 棱鏡的折射率m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油水界面測量裝置，其特征在于還包括濾油裝置，所述濾油裝置套于并固定在光學傳感探頭上，所述濾油裝置包括一端開口的中空瓶狀殼體，所述殼體(15)的底部布設(shè)有濾油孔，所述殼體靠近開口的一端側(cè)壁上設(shè)置有排氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的油水界面測量裝置，其特征在于所述五棱鏡采結(jié)構(gòu)采用K9玻璃，所述五棱鏡采結(jié)構(gòu)采用K9玻璃，則 39. 8?！?Θ I ≤ 70. 44°，79. 6° ≤ Θ 3 = Θ 4 = Θ2≤ 140.88°，Θ5= Θ I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的油水界面測量裝置，其特征在于所述五棱鏡采結(jié)構(gòu)采用 K9 玻璃，取 Θ I = 67. 5°，可依此計算出 Θ 2 = Θ 3 = Θ 4 = 135° ,05= Θ I = 67. 5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的油水界面測量裝置，其特征在于所述殼體靠近殼體底部的側(cè)壁設(shè)置有濾油孔。
專利摘要本實用新型涉及一種油水界面測量裝置，包括光學傳感探頭、光源、光電探測裝置以及報警裝置，光學傳感探頭包括五棱鏡結(jié)構(gòu)、入射端光纖、出射端光纖、設(shè)置在入射端光纖上的第一準直器以及設(shè)置在出射端光纖上的第二準直器，五棱鏡結(jié)構(gòu)包括第一反射邊、第二反射邊、第三反射邊、第四反射邊以及第五反射邊圍成的封閉五邊形，其中第五反射邊為水平邊。本實用新型解決了現(xiàn)有的油水界面的測量精度低、無法保證生產(chǎn)的正常運行的技術(shù)問題，實現(xiàn)多點分布油水界面測量，提高油水界面的檢測精度。
文檔編號G01F23/292GK202350869SQ20112050963
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉釗, 姚勝利, 張紅菊, 李寶奇, 米磊, 郭鑫 申請人:飛秒光電科技(西安)有限公司