基于掃頻復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多相流智能儀表技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于掃頻復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計及其測量方法，可用于油水兩相流的流速和相含率測量。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸中以兩相流最為普遍，如在火力發(fā)電的煤粉輸送、糧食加工的氣力輸送中存在的氣固兩相流；在鍋爐系統(tǒng)、原油和天然氣傳輸、核反應(yīng)堆的蒸氣發(fā)生器管束及化工傳熱傳質(zhì)設(shè)備的反應(yīng)過程中存在的氣液兩相流；在海洋石油工業(yè)的泥沙抽取和造紙工業(yè)的紙漿流動過程中存在的液固兩相流；在冶金及化工萃取過程中存在的液液兩相流等。其中油水兩相流的含水率測量一直以來是大家研宄的一個目標(biāo)。目前大多數(shù)采用電導(dǎo)測量的方法，從實際情況來看，電導(dǎo)測量的穩(wěn)定性差，易受各種環(huán)境情況影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于掃頻復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計及其測量方法，采用AD5933作為掃頻測量部件測量油水兩相流的復(fù)阻抗，可以更全面的對流體進(jìn)行測量，提高測量的穩(wěn)定性，減少對測量環(huán)境的依賴。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
依據(jù)本發(fā)明提供的一種基于掃頻復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計，包括傳感器和控制器，所述的控制器包括殼體內(nèi)裝有的兩個結(jié)構(gòu)相同的復(fù)阻抗測量模塊一、復(fù)阻抗測量模塊二及處理器模塊、鍵盤、液晶顯示器，傳感器上分別裝有電極A、電極B、電極C、電極D，電極A連接復(fù)阻抗測量模塊一的輸入，電極B連接復(fù)阻抗測量模塊一的輸出，電極C連接復(fù)阻抗測量模塊二的輸入，電極D連接復(fù)阻抗測量模塊二的輸出；處理器模塊的IIC接口一與復(fù)阻抗測量模塊一相連，處理器模塊的IIC接口二與復(fù)阻抗測量模塊二相連，處理器模塊的串口輸出及控制接口與計算機(jī)相連，處理器模塊的輸出分別連接鍵盤和液晶顯示器。
[0005]一種基于掃頻復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計的測量方法，它包括以下步驟: (O設(shè)定復(fù)阻抗測量模塊一掃頻的頻率點和、步長和測量周期數(shù)；
(2)讀取復(fù)阻抗測量模塊一的測量結(jié)果，關(guān)閉復(fù)阻抗測量模塊一輸出；
(3)設(shè)定復(fù)阻抗測量模塊二掃頻的頻率點和、步長和測量周期數(shù)；
(4)讀取復(fù)阻抗測量模塊二的測量結(jié)果，關(guān)閉復(fù)阻抗測量模塊二輸出；
(5)根據(jù)兩次測量的結(jié)果計算流速和相含率；
(6)將結(jié)果顯示到液晶屏并通過串口輸出；
(7)重復(fù)步驟1-6。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn):
前述的兩個結(jié)構(gòu)相同的復(fù)阻抗測量模塊一、復(fù)阻抗測量模塊二中的復(fù)阻抗測量模塊一包括AD5933 U3、精密電源ADR435 Ul、有源晶振U5、電源濾波電容Cl、電源濾波電容C2、電源濾波電容C3、電源濾波電容C7、電源濾波電容C9、校準(zhǔn)電容Ccal 1、反饋電阻R2、傳感器接頭P1、傳感器接頭P2和傳感器接頭P3，供電電源與精密電源ADR435 Ul相連，精密電源ADR435 Ul的輸出與電源濾波電容Cl、電源濾波電容C2、電源濾波電容C3并聯(lián)，然后連接到AD5933 U3的電源端；反饋電阻R2的一端連接傳感器接頭P3的2號腳，反饋電阻R2的另一端連接U3的4號腳；校準(zhǔn)電容Ccall的一端連接傳感器接頭P3的I號腳，校準(zhǔn)電容Ccall的另一端連接傳感器接頭P2的2號腳；有源晶振U5的3號腳輸出連接到AD5933 U3的8號腳，電源濾波電容C9的一端連接有源晶振U5的電源4號腳，電源濾波電容C9的另一端連接到電源負(fù)極；傳感器接頭P1、電源濾波電容C7為預(yù)留的測試接口，電源濾波電容C7的一端連接到AD5933 U3的5號腳，電源濾波電容C7的另一端連接到AD5933 U3的6號腳；傳感器接頭Pl的I號腳連接到電源，傳感器接頭Pl的2號腳連接到電源負(fù)極，傳感器接頭Pl的3號腳連接到AD5933 U3的16號腳，傳感器接頭Pl的4號腳連接到AD5933 U3的15號腳；傳感器接頭Pl與CPU模塊相連，傳感器接頭P2、傳感器接頭P3分別連接到傳感器的電極A、電極B，另一個復(fù)阻抗測量模塊二的傳感器接頭P2、傳感器接頭P3分別連接到傳感器的電極C和電極D。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果:
由于本發(fā)明采用測量復(fù)阻抗參數(shù)的方法，設(shè)計原理上具有先進(jìn)性和實用性，測量的電參數(shù)比傳統(tǒng)的電導(dǎo)測量更豐富，體現(xiàn)了流體中傳導(dǎo)電流和位移電流的變化(即阻抗和相位角變化)，在一定程度上降低了由水礦化度造成的測量誤差，采用精密電源作為傳感器測量模塊供電可以有效的提高測量的精度，計算結(jié)果具有較高的靈敏度和精度，精度可達(dá)2%。采用集成的復(fù)阻抗測量模塊減小了傳統(tǒng)測量系統(tǒng)采用分立元件設(shè)計造成的誤差和噪聲。利用內(nèi)置的數(shù)字處理器計算復(fù)阻抗使測量速度更快。采用復(fù)阻抗作為含水率計算的依據(jù)比單一的電導(dǎo)測量或是電容測量更能精確地反映含水率。
[0008]本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的工作原理框圖；
圖3為本發(fā)明的復(fù)阻抗測量模塊電路圖；
圖4為本發(fā)明的顯示模塊電路圖；
圖5為本發(fā)明的處理器模塊電路圖；
圖6為本發(fā)明的電源及鍵盤模塊電路圖。
[0010]其中:1、電極A，2、電極B，3、電極C，4、電極D，5、傳感器，6、控制器，7、鍵盤，8、液晶顯不器，9、殼體。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0012]如圖1?6所示的一種基于復(fù)阻抗測量的油水兩相流含水率計，包括傳感器5和控制器6，所述的控制器包括殼體9和殼體內(nèi)裝有的兩個結(jié)構(gòu)相同的復(fù)阻抗測量模塊一、復(fù)阻抗測量模塊二及處理器模塊、鍵盤7和液晶顯示器8，傳感器上分別裝有電極A 1、電極B2、電極C 3、電極D 4，電極A連接復(fù)阻抗測量模塊一的輸入，電極B連接復(fù)阻抗測量模塊一的輸出，電極C連接復(fù)阻抗測量模塊二的輸入，電極D連接復(fù)阻抗測量模塊二的輸出；處理器模塊的IIC接口一與復(fù)阻抗測量模塊一相連，處理器模塊的IIC接口二與復(fù)阻抗測量模塊二相連，處理器模塊的串口輸出及控制接口與計算機(jī)相連，處理器模塊的輸出分別連接鍵盤和液晶顯示器。
[0013]所述的兩個結(jié)構(gòu)相同的復(fù)阻抗測量模塊一、復(fù)阻抗測量模塊二中的復(fù)阻抗測量模塊一包括AD5933 U3、精密電源ADR435 Ul、有源晶振U5、電源濾波電容Cl、電源濾波電容C2、電源濾波電容C3、電源濾波電容C7、電源濾波電容C9、校準(zhǔn)電容Ccal 1、反饋電阻R2、傳感器接頭P1、傳感器接頭P2和傳感器接頭P3，供電電源與精密電源ADR435 Ul相連，精密電源ADR435 Ul的輸出與電源濾波電容Cl、電源濾波電容C2、電源濾波電容C3并聯(lián)，然后連接到AD5933 U3的電源端；反饋電阻R2的一端連接傳感器接頭P3的2號腳，反饋電阻R2的另一端連接U3的4號腳；校準(zhǔn)電容Ccall的一端連接傳感器接頭P3的