本發(fā)明涉及水面油膜和油層厚度檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水面油膜的檢測系統(tǒng)和檢測方法。

背景技術(shù)：

日常生活和生產(chǎn)中，常需要檢測水表面是否有油，或是檢測油層的厚度。特別是在環(huán)保工藝中，油罐區(qū)的積水在排入公共區(qū)域時(shí)需要嚴(yán)格測量油層是否存在以及油層的厚度。目前，水面油膜的檢測測量系統(tǒng)存在很多問題，例如：誤報(bào)率高，精讀低，維護(hù)成本高，易被水垢、水生物附著而失效，易被強(qiáng)光、大霧、水汽、粉塵干擾，容易被雷電損壞等，因此，提高水面油膜檢測測量的精度、抗干擾能力以及延長檢測系統(tǒng)的壽命等問題是一個(gè)具有重要意義的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水面油膜的檢測系統(tǒng)和檢測方法，用于提高水面油膜的檢測精度、抗干擾能力和檢測系統(tǒng)的使用壽命等問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種水面油膜的檢測系統(tǒng)，包括：漂浮殼體和設(shè)置在所述漂浮殼體內(nèi)部的工作模塊；

所述漂浮殼體內(nèi)表面設(shè)有第一銅制天線和第二銅制天線；

所述工作模塊包括：工作模塊殼體及在其內(nèi)部的印制電路PCB板，其中，

所述印制電路PCB板包括：高頻電磁波發(fā)生器、高頻電磁波接收器、轉(zhuǎn)換放大電路、電源分配模塊、中央處理器和信號(hào)輸出模塊，其中，所述高頻電磁波發(fā)生器、所述高頻電磁波接收器、所述轉(zhuǎn)換放大電路、所述中央處理器和所述信號(hào)輸出模塊分別與所述電源分配模塊連接，所述高頻電磁波發(fā)生器的輸出端和所述高頻電磁波接收器的輸入端分別與所述第一銅制天線和所述第二銅制天線連接，所述高頻電磁波接收器的輸出端與所述轉(zhuǎn)換放大電路連接，所述轉(zhuǎn)換放大電路與所述中央處理器連接，所述中央處理器與所述信號(hào)輸出模塊連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器，可根據(jù)高頻電磁波發(fā)生器發(fā)射并傳輸至第二銅制天線的高頻電磁波的能量值來判斷水面是否有油膜存在以及線性計(jì)算得到油膜的厚度，其中，高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器構(gòu)成高頻電磁波收發(fā)器。該檢測系統(tǒng)可極大提高水面油膜(即液態(tài)碳?xì)浠衔?的檢測精度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力，能夠檢測到油膜的最小油膜厚度可達(dá)0.25mm，并能連續(xù)測量油膜厚度達(dá)到30mm以上。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述漂浮殼體，由聚四氟乙烯或聚丙烯或工業(yè)尼龍一體成型制得，且外表面涂有憎油憎水抗腐蝕的高分子材料。

進(jìn)一步，所述工作模塊殼體，由聚四氟乙烯或聚丙烯或工業(yè)尼龍一體成型制得，且外表面涂有憎油憎水抗腐蝕的高分子材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：水面油膜檢測系統(tǒng)中漂浮殼體和工作模塊殼體均采用聚四氟乙烯或聚丙烯或工業(yè)尼龍一體成型，提高了系統(tǒng)的抗沖擊能力。另外，殼體的外表面還均涂有憎油憎水抗腐蝕的高分子材料涂層，避免水垢和微生物的附著而降低檢測精度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的抗干擾能力。

進(jìn)一步，所述工作模塊還包括：超聲波振動(dòng)模塊；所述超聲波振動(dòng)模塊與所述電源分配模塊連接。

本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：中央處理器與電源分配模塊連接，電源分配模塊又與超聲波振動(dòng)模塊連接，通過中央處理器控制超聲波振動(dòng)模塊的工作，實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)模塊能夠定時(shí)開啟超聲振動(dòng)清洗模式，極大的減少了日常人工維護(hù)量。

進(jìn)一步，所述工作模塊通過O型圈和螺紋蓋固定于所述漂浮殼體的內(nèi)部，其中，所述螺紋蓋置于所述O型圈的外表面。

本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：O型圈起著密封作用，螺紋蓋用于壓緊O型圈。該水面油膜的檢測系統(tǒng)中的工作模塊可以隨時(shí)取出和安裝，便于工作模塊的維護(hù)和更換，保障了檢測系統(tǒng)的測量精度和工作效率。

進(jìn)一步，所述中央處理器包括：信號(hào)處理單元，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明還提供了一種基于上述的水面油膜的檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：被測液體為水，且所述第二銅制天線位于水位以下且所述第一銅制天線位于水位以上時(shí)，所述高頻電磁波發(fā)生器發(fā)射第一高頻電磁波并傳輸至所述第一銅制天線；

步驟二：所述第一銅制天線接收到的所述第一高頻電磁波經(jīng)由水的吸收后傳輸至所述第二銅制天線，并產(chǎn)生第二高頻電磁波的能量值，所述第二銅制天線將接收到的第二高頻電磁波傳輸至所述高頻電磁波接收器，所述高頻電磁波接收器傳輸所述第二高頻電磁波至所述轉(zhuǎn)換放大電路，所述轉(zhuǎn)換放大電路將第二高頻電磁波的能量值轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)并將所述第一電信號(hào)放大后傳輸至所述中央處理器，所述中央處理器接收并處理所述第一電信號(hào)，得到第一數(shù)字信號(hào)；

步驟三：所述水的表面出現(xiàn)油膜時(shí)，所述高頻電磁波發(fā)生器再次發(fā)射第一高頻電磁波并傳輸至所述第一銅制天線；

步驟四：所述第一銅制天線接收到的所述第一高頻電磁波經(jīng)由油膜和水的吸收后傳輸至所述第二銅制天線，并產(chǎn)生第三高頻電磁波的能量值，所述第二銅制天線將接收到的第三高頻電磁波傳輸至所述高頻電磁波接收器，所述高頻電磁波接收器傳輸所述第三高頻電磁波至所述轉(zhuǎn)換放大電路，所述轉(zhuǎn)換放大電路將第三高頻電磁波的能量值轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)并將所述第二電信號(hào)放大后傳輸至所述中央處理器，所述中央處理器接收并處理所述第二電信號(hào)，得到第二數(shù)字信號(hào)；

步驟五：所述中央處理器根據(jù)所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到油膜的厚度并將所述油膜厚度經(jīng)所述信號(hào)輸出模塊輸出；或者，所述中央處理器分別將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)輸出模塊傳輸至外接設(shè)備，所述外接設(shè)備根據(jù)所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到油膜的厚度。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器，在第一銅制天線和第二銅制天線分別位于被測液體的液面上部和液面下部時(shí)，由于水和油對(duì)于電磁波能量的吸收率不同，高頻電磁波發(fā)生器發(fā)射的第一高頻電磁波經(jīng)由水傳輸而損失的能量值和經(jīng)由表面有油膜的水傳輸而損失的能量值不同，且油膜越厚，損失的能量值越小，因此，通過中央處理器處理得到的代表第一高頻電磁波經(jīng)由水而傳輸至第二銅制天線的第二高頻電磁波的能量值的數(shù)字信號(hào)和代表第一高頻電磁波經(jīng)由表面有油膜的水而傳輸至第二銅制天線的第三高頻電磁波的能量值的數(shù)字信號(hào)之間的差值來判斷被測液面是否有油膜存在以及線性計(jì)算油膜的厚度，該檢測方法可稱之為高頻電磁波能量吸收法。該檢測系統(tǒng)采用高頻電磁波吸能技術(shù)，可極大提高水面油膜(即液態(tài)碳?xì)浠衔?的檢測精度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力，能夠檢測到油膜的最小油膜厚度可達(dá)0.25mm，并能連續(xù)測量油膜厚度達(dá)到30mm以上。

進(jìn)一步，所述中央處理器定時(shí)向所述電源分配模塊發(fā)送清洗指令，所述電源分配模塊接收清洗指令并向所述超聲波振動(dòng)模塊供電，所述超聲波振動(dòng)模塊開啟。

本發(fā)明的進(jìn)一步有益效果是：對(duì)中央處理器進(jìn)行清洗預(yù)設(shè)，通過控制電源分配模塊來控制超聲波振動(dòng)模塊的工作。同時(shí)可以預(yù)設(shè)定時(shí)清洗，實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)模塊的定時(shí)開啟，極大的減少了日常人工維護(hù)量。

進(jìn)一步，所述油為液態(tài)碳?xì)浠衔铩?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種水面油膜的檢測系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種水面油膜的檢測裝置的示意性結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為圖2中所述的一種水面油膜的檢測裝置的示意性結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種基于圖2和圖3中所示的水面油膜的檢測裝置的檢測方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于圖4所示的水面油膜檢測方法中的水面油膜的檢測裝置的位置示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的元件列表如下：1、漂浮殼體，2、工作模塊，3、第一銅制天線，4、第二銅制天線，5、印制電路PCB板，6、超聲波振動(dòng)模板，7、工作模塊殼體，8、高頻電磁波發(fā)生器，9、高頻電磁波接收器，10、轉(zhuǎn)換放大電路，11、電源分配模塊，12、中央處理器，13、信號(hào)輸出模塊，14、霍爾傳感器，15、裝置蓋子，16、電纜填料函，17、電纜，18、O型圈，19、pin陣，20、第一浮子，21、第二浮子，22、螺紋蓋，23、支架掛圈。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種水面油膜的檢測系統(tǒng)，包括：漂浮殼體1和設(shè)置在漂浮殼體1內(nèi)部的工作模塊2；該漂浮殼體1內(nèi)表面設(shè)有第一銅制天線3和第二銅制天線4；該工作模塊2包括：工作模塊殼體7及在其內(nèi)部的印制電路PCB板5，其中，印制電路PCB板5包括：高頻電磁波發(fā)生器8、高頻電磁波接收器9、轉(zhuǎn)換放大電路10、電源分配模塊11、中央處理器12和信號(hào)輸出模塊13，其中，高頻電磁波發(fā)生器8、高頻電磁波接收器9、轉(zhuǎn)換放大電路10、中央處理器12和信號(hào)輸出模塊13分別與電源分配模塊11連接，高頻電磁波發(fā)生器8的輸出端和高頻電磁波接收器9的輸入端分別通過銅制天線與第一銅制天線3和第二銅制天線4連接，高頻電磁波接收器9的輸出端與轉(zhuǎn)換放大電路10連接，轉(zhuǎn)換放大電路與中央處理器12連接，中央處理器12與信號(hào)輸出模塊13連接。

需要說明的是，高頻電磁波發(fā)生器8和高頻電磁波接收器9構(gòu)成高頻電磁波收發(fā)模塊；漂浮殼體1和工作模塊殼體7均是由聚四氟乙烯一體成型制得，且外表面均涂有憎油憎水抗腐蝕的高分子材料，其中，在該實(shí)施例中，憎油憎水抗腐蝕的高分子材料為特氟龍材料，該特氟龍材料由聚四氟乙烯制得，另外，工作模塊2還包括：超聲波振動(dòng)模塊6；該超聲波振動(dòng)模塊6與電源分配模塊11連接。

本系統(tǒng)采用高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器，可根據(jù)高頻電磁波發(fā)生器發(fā)射并傳輸至第二銅制天線的高頻電磁波的能量值來判斷水面是否有油膜存在以及線性計(jì)算得到油膜的厚度。該檢測系統(tǒng)可極大提高水面油膜(即液態(tài)碳?xì)浠衔?的檢測精度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力。其中，漂浮殼體和工作模塊殼體均采用聚四氟乙烯或聚丙烯或工業(yè)尼龍一體成型，提高了系統(tǒng)的抗沖擊能力；殼體的外表面還均涂有特氟龍(聚四氟乙烯)涂層，避免水垢和微生物的附著而降低檢測精度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的抗干擾能力；中央處理器與電源分配模塊連接，電源分配模塊又與超聲波振動(dòng)模塊連接，通過中央處理器控制超聲波振動(dòng)模塊的工作，實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)模塊的定時(shí)開啟超聲振動(dòng)清洗模式，極大的減少了日常人工維護(hù)量。

如圖2所示的基于以上水面油膜檢測系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種水面油膜的檢測裝置，包括：漂浮殼體1、設(shè)置在漂浮殼體1內(nèi)部的工作模塊2、霍爾傳感器14、裝置蓋子15、電纜填料函16、四芯電纜17、O型圈18、pin陣19、第一浮子20，第二浮子21，螺紋蓋22和支架掛圈23。其中，

漂浮殼體1內(nèi)表面設(shè)有第一銅制天線3和第二銅制天線4，且漂浮殼體1上部有4個(gè)凹槽，該四個(gè)凹槽分別置有為整個(gè)裝置起著漂浮作用的第一浮子20、第二浮子21、第三浮子(圖中未示出)和第四浮子(圖中未示出)；工作模塊2包括：工作模塊殼體7及在其內(nèi)部的印制電路PCB板5，其中，印制電路PCB板5內(nèi)部包括的部件以及各部件之間的連接關(guān)系如圖1所示，印制電路PCB板5包括：高頻電磁波發(fā)生器8、高頻電磁波接收器9、轉(zhuǎn)換放大電路10、電源分配模塊11、中央處理器12和信號(hào)輸出模塊13，其中，高頻電磁波發(fā)生器8、高頻電磁波接收器9、轉(zhuǎn)換放大電路10、中央處理器12和信號(hào)輸出模塊13分別與電源分配模塊11連接，高頻電磁波發(fā)生器8的輸出端和高頻電磁波接收器9的輸入端分別通過銅制天線與第一銅制天線3和第二銅制天線4連接，高頻電磁波接收器9的輸出端與轉(zhuǎn)換放大電路10連接，轉(zhuǎn)換放大電路10與中央處理器12連接，中央處理器12與信號(hào)輸出模塊13連接；裝置蓋子15由金屬制成；霍爾傳感器14與轉(zhuǎn)換放大電路10連接，還與電源分配模塊11連接；電纜填料函16置于裝置蓋子15的中間位置的上部；四芯電纜17的一端與信號(hào)輸出模塊13連接，另一端穿過工作模塊殼體7和裝置蓋子15以及電纜填料函16與外部設(shè)備連接，電纜填料函16擰緊將電纜固定。

需要說明的是，高頻電磁波發(fā)生器8和高頻電磁波接收器9構(gòu)成高頻電磁波收發(fā)器；漂浮殼體1和工作模塊殼體7均是由聚四氟乙烯一體成型制得，且外表面涂有特氟龍(聚四氟乙烯)；工作模塊2，通過0型圈18密封和螺紋蓋22壓緊而固定于漂浮殼體1內(nèi)部，以便更換或維修；第一銅制天線3和第二銅制天線4，通過金屬pin針19穿過工作模塊殼體7，并分別與高頻電磁波發(fā)生器8的第一輸出端和高頻電磁波接收器9的輸入端連接；電纜填料函16為PG7型號(hào)；裝置蓋子15內(nèi)含有螺紋，用于固定于漂浮殼體1上；中央處理器12包括信號(hào)處理單元，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換；另外，在該實(shí)施例中，霍爾傳感器14也可以使用磁簧開關(guān)(干簧管Reed Sensor)來替換，支架掛圈23安裝于裝置蓋子15的邊緣，用于固定檢測裝置。

本系統(tǒng)采用高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器，可根據(jù)高頻電磁波發(fā)生器發(fā)射并傳輸至第二銅制天線的高頻電磁波的能量值來判斷水面是否有油膜存在以及線性計(jì)算得到油膜的厚度。該檢測系統(tǒng)可極大提高水面油膜(即液態(tài)碳?xì)浠衔?的檢測精度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力。另外，漂浮殼體采用聚四氟乙烯一體成型，提高了系統(tǒng)的抗沖擊能力，殼體的外表面還均涂有憎油憎水抗腐蝕的高分子材料涂層，避免水垢和微生物的附著而降低檢測精度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的抗干擾能力。同時(shí)，中央處理器與電源分配模塊連接，電源分配模塊又與超聲波振動(dòng)模塊連接，通過中央處理器控制超聲波振動(dòng)模塊的工作，實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)模塊的定時(shí)開啟超聲振動(dòng)清洗模式，極大的減少了日常人工維護(hù)量。

如圖4所示的一種基于圖2和圖3所示的水面油膜的檢測裝置的檢測方法，包括：

110，被測液體為水，且第二銅制天線4位于水位以下且第一銅制天線3位于水位以上時(shí)，高頻電磁波發(fā)生器8發(fā)射第一高頻電磁波并傳輸至第一銅制天線3。

具體地，在該實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙~制天線4位于水位以下且第一銅制天線3位于水位以上的中間指定位置時(shí)，霍爾傳感器13向轉(zhuǎn)換放大電路10發(fā)送到達(dá)信號(hào)。到達(dá)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換放大電路10放大并傳輸至中央處理器12。中央處理器12對(duì)接收的放大的到達(dá)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并向高頻電磁波發(fā)生器8發(fā)送發(fā)射指令，此時(shí)，水面油膜檢測裝置懸浮于被測液體表面且處于正常狀態(tài)，如圖5所示，圖中波浪線代表被測液體表面。高頻電磁波發(fā)生器8發(fā)射第一高頻電磁波，該第一高頻電磁波經(jīng)銅制天線傳輸至第一銅制天線3。

120，第一銅制天線3接收到的第一高頻電磁波經(jīng)由水的吸收后傳輸至第二銅制天線4，并產(chǎn)生第二高頻電磁波的能量值，第二銅制天線4將接收到的第二高頻電磁波傳輸至高頻電磁波接收器9，高頻電磁波接收器9傳輸?shù)诙哳l電磁波至轉(zhuǎn)換放大電路10，轉(zhuǎn)換放大電路10將第二高頻電磁波的能量值轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)并將該第一電信號(hào)放大后傳輸至中央處理器12，中央處理器12接收并處理第一電信號(hào)，得到第一數(shù)字信號(hào)。

130，水的表面出現(xiàn)油膜時(shí)，高頻電磁波發(fā)生器8再次發(fā)射第一高頻電磁波并傳輸至第一銅制天線3。

140，第一銅制天線3接收到的第一高頻電磁波經(jīng)由油膜和水的吸收后傳輸至第二銅制天線4，并產(chǎn)生第三高頻電磁波的能量值，第二銅制天線4將接收到的第三高頻電磁波傳輸至高頻電磁波接收器9，高頻電磁波接收器9傳輸?shù)谌哳l電磁波至轉(zhuǎn)換放大電路10，轉(zhuǎn)換放大電路10將第三高頻電磁波的能量值轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)并將該第二電信號(hào)放大后傳輸至中央處理器12，中央處理器12接收并處理第二電信號(hào)，得到第二數(shù)字信號(hào)。

150，中央處理器12根據(jù)第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到油膜的厚度并將油膜厚度經(jīng)信號(hào)輸出模塊13輸出。。

具體地，在該實(shí)施例中，中央處理器12也可以分別將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)經(jīng)信號(hào)輸出模塊13傳輸至外接設(shè)備，外接設(shè)備根據(jù)第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到油膜的厚度，其中，外接設(shè)備可包括上位機(jī)或其他處理器。

采用高頻電磁波發(fā)生器和高頻電磁波接收器，高頻電磁發(fā)生器發(fā)射的第一高頻電磁波經(jīng)由水傳輸而損失的能量值和經(jīng)由表面有油膜的水傳輸而損失的能量值不同，且油膜越厚，損失的能量值越小，因此，通過中央處理器處理得到的代表第一高頻電磁波經(jīng)由水而傳輸至第二銅制天線的第二高頻電磁波的能量值的數(shù)字信號(hào)和代表第一高頻電磁波經(jīng)由表面有油膜的水而傳輸至第二銅制天線的第三高頻電磁波的能量值的數(shù)字信號(hào)之間的差值來判斷被測液面是否有油膜存在以及線性計(jì)算油膜的厚度，該檢測方法可稱之為高頻電磁波能量吸收法。該檢測系統(tǒng)采用高頻電磁波吸能技術(shù)，可極大提高水面油膜(即液態(tài)碳?xì)浠衔?的檢測精度和對(duì)環(huán)境的抗干擾能力，能夠檢測到油膜的最小油膜厚度可達(dá)0.25mm，并能連續(xù)測量油膜厚度達(dá)到30mm以上。同時(shí)，對(duì)中央處理器進(jìn)行預(yù)設(shè)，通過控制電源分配模塊來控制超聲波振動(dòng)模塊的工作，另外，還可以預(yù)設(shè)定時(shí)清洗，實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)模塊的定時(shí)開啟，極大的減少了日常人工維護(hù)量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。