CN105203564A - 利用微波的油微量水分检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用微波的油微量水分检测装置及方法，其包括检测壳体及进油口，检测壳体内设有天线支架，在天线支架上缠绕有检测天线；检测天线的端部与检测壳体外的微波处理电路板电连接；微波处理电路板包括高频电路以及与所述高频电路连接的微处理器电路；高频电路能产生通过检测天线发射传输的高频微波信号，且高频电路能通过检测天线接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路传输含水检测信号，微处理器电路根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。本发明结构紧凑，操作简单，测量精度高，重复性稳定性好，不仅便于携带，还可以实现在线实时检测。

Description

利用微波的油微量水分检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置及检测方法，尤其是一种利用微波的油微量水分检测装置及方法，属于油水检测的技术领域。

背景技术

很多成品油都或多或是含有微量水分，对于某些场合来说，油品内含有微量水分超过标准，就属于不合格产品，譬如粮食油、柴油等。对于一些对含水要求更高的场合，譬如变压器油，如果水分含量高，就会造成变压器绝缘性能下降，从而造成严重事故。因此，在电力行业，需要定期对变压器油进行取样检测。

针对油品的微量含水检测，目前均采用卡尔费休滴定库伦法，其是利用取样器（注射器）将固定体积的油样注射入卡尔费休试剂溶液，搅拌一段时间，使油样内水分与试剂充分反应，然后通过电极将水分电解，所消耗的电量，对应的就是水分的含量。这种检测方法存在很多缺陷：1）、过程复杂繁琐；2）、取样量受人为影响太大，取1ml油样误差至少5%；3）、测量精度差，进口仪器精度也低于5ppm；4）、重复性差，重复性大于5ppm，一般都是通过将多次测量值取平均处理；5）、稳定性差，仪器本身容易漂移；6）、需要消耗大量试剂和油样；6）、无法实现在线检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种利用微波的油微量水分检测装置及方法，其结构紧凑，操作简单，测量精度高，重复性稳定性好，不仅便于携带，还可以实现在线实时检测。

按照本发明提供的技术方案，所述利用微波的油微量水分检测装置，包括用于容纳待检测成品油的检测壳体，检测壳体上设有用于将成品油注入到所述检测壳体内的进油口，所述检测壳体内设有天线支架，在所述天线支架上缠绕有呈螺旋分布的检测天线，检测天线与天线支架相互绝缘；检测天线的端部与检测壳体外的微波处理电路板电连接；

所述微波处理电路板包括用于与检测天线两端电连接的高频电路以及与所述高频电路连接的微处理器电路；高频电路能产生通过检测天线发射传输的高频微波信号，且高频电路能通过检测天线接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路传输含水检测信号，微处理器电路根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

所述检测壳体呈圆柱状，天线支架竖直分布在检测壳体的底端，且天线支架与检测壳体呈同轴分布。

所述进油口位于检测壳体的顶端，且在检测壳体的顶端还设有出气口。

在检测壳体外的下部设有用于将检测壳体内注入的待检测成品油排出的排液管，所述排液管上设有排液阀。

所述检测天线的一端与高频电路电连接后穿入天线支架内，且位于天线支架内的检测天线沿所述天线支架的长度分布；

检测天线的另一端与高频电路电连接后从检测壳体的底部穿入检测壳体内，且呈螺旋状缠绕在天线支架的外壁上，所述缠绕在天线支架外壁上的检测天线与位于天线支架内的检测天线电连接。

所述缠绕在天线支架外壁上的检测天线与天线支架间用环氧树脂填平磨光，且检测天线与检测壳体的结合部利用环氧树脂密封。

所述微波处理电路板位于检测壳体的正下方，且微波处理电路板与检测壳体利用螺纹密封连接。

所述微处理器电路与通讯电路连接，与通讯电路连接的引出线通过微波处理电路板上的引出线接口穿出微波处理电路板外。

一种利用微波的油微量水分检测方法，所述油微量水分检测方法包括如下步骤：

a、提供用于容纳待检测成品油的检测壳体，并通过检测壳体上的进油口向检测壳体内注满待检测的成品油；

b、检测壳体内的天线支架上缠绕呈螺旋分布的检测天线，通过检测壳体外微波处理电路板上的高频电路向检测天线上施加高频微波信号；

c、高频电路通过检测天线接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路传输含水检测信号，微处理器电路根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

所述检测壳体呈圆柱状，天线支架竖直分布在检测壳体的底端，且天线支架与检测壳体呈同轴分布；

所述检测天线的一端与高频电路电连接后穿入天线支架内，且位于天线支架内的检测天线沿所述天线支架的长度分布；

检测天线的另一端与高频电路电连接后从检测壳体的底部穿入检测壳体内，且呈螺旋状缠绕在天线支架的外壁上，所述缠绕在天线支架外壁上的检测天线与位于天线支架内的检测天线电连接。

本发明的优点：待检测成品油注入检测壳体内，频电路根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路传输含水检测信号，微处理器电路根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率，结构简单，安装和操作使用方便，检测人员只需要将待检测成品油从进油口注入检测壳体内，能立即得到所需的含水率，整个检测过程仅需要数秒种，检测过程不会影响待检测成品油的特性，被测的成品油样仍然可以继续使用，测量精度高，可以达到1ppm，重复性好，稳定性好，受环境各方面的影响小，耗电少，整体功耗小于1W，可以实现对各种油品生产过程中的在线微量水分检测，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：1-检测壳体、2-微波处理电路板、3-进油口、4-出气口、5-天线支架、6-检测天线、7-排液管、8-高频电路、9-微处理器电路、10-通讯电路、11-引出线接口、12-连接线以及13-排液阀。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能提高对成品油中微量水分含水率的检测精度，实现在线检测的目的，本发明包括用于容纳待检测成品油的检测壳体1，检测壳体1上设有用于将成品油注入到所述检测壳体1内的进油口3，所述检测壳体1内设有天线支架5，在所述天线支架5上缠绕有呈螺旋分布的检测天线6，检测天线6与天线支架5相互绝缘；检测天线6的端部与检测壳体1外的微波处理电路板2电连接；

所述微波处理电路板2包括用于与检测天线6两端电连接的高频电路8以及与所述高频电路8连接的微处理器电路9；高频电路8能产生通过检测天线6发射传输的高频微波信号，且高频电路8能通过检测天线6接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路8根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路9传输含水检测信号，微处理器电路9根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

具体地，通过检测壳体1收容待检测的成品油，微波处理电路板2位于检测壳体1外，高频电路8能产生高频微波信号，高频电路8产生的高频微波信号施加在检测天线6上，以通过检测天线6传输后进入检测壳体1内，从而在检测壳体1内产生电磁场。由于电磁波在不同介电常数的介质中传播的特性不一样，尤其是水和油的阶段常数相差非常大，水分对电磁波的传输特性影响比油大，从而高频电路8能通过检测天线6接收电磁回波信号。高频电路8根据产生的高频微波信号与接收电磁回波信号之间的变化，能产生含水检测信号。一般地，含水检测信号是与含水率呈正比的直流电压信号，微处理器电路9能根据含水检测信号确定待检测成品油中的含水率。

本发明实施例中，高频电路8产生高频微波信号，通过检测天线6接收电磁回波信号以及根据高频微波信号与电磁回波信号之间变化产生含水检测信号的过程均为本技术领域人员所熟知，具体可以参考公开号为CN104155315A中的描述说明。微处理器电路9可以采用常用的微处理芯片，如单片机等。具体实施时，可以在微处理器电路9中存储若干与含水检测信号对应的含水率，从而在接收到高频电路8传输的含水检测信号后能通过对比等方式确定含水率。微处理器电路9能存储与含水检测信号对应的含水率可以实现根据不同成品油中微量水分之间的关系进行预先确定，具体的确定过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

进一步，所述检测壳体1呈圆柱状，天线支架5竖直分布在检测壳体1的底端，且天线支架5与检测壳体1呈同轴分布。所述进油口3位于检测壳体1的顶端，且在检测壳体1的顶端还设有出气口4。在检测壳体1外的下部设有用于将检测壳体1内注入的待检测成品油排出的排液管7，所述排液管7上设有排液阀13。

本发明实施例中，检测壳体1呈圆柱状，天线支架5在检测壳体1内的长度小于检测壳体1的高度，进油口3、排气口4分居在天线支架5轴线的两侧，天线支架5的形状可以也为圆柱状，天线支架5可以采用聚四氟乙烯等耐油的绝缘材料。通过排气口4能将成品油注入时的气体排出，确保检测壳体1内充满所述待检测的成品油。在对检测壳体1内的待检测成品油检测完成后，将排液阀13打开，检测壳体1内的成品油通过排液管7全部排出，为下次检测做准备。

所述检测天线6的一端与高频电路8电连接后穿入天线支架5内，且位于天线支架5内的检测天线6沿所述天线支架5的长度分布；

检测天线6的另一端与高频电路8电连接后从检测壳体1的底部穿入检测壳体1内，且呈螺旋状缠绕在天线支架5的外壁上，所述缠绕在天线支架5外壁上的检测天线6与位于天线支架5内的检测天线6电连接。

本发明实施例中，检测天线6可以采用铜线等制成，检测天线6具有两端，为了避免信号干扰，在检测壳体1内的检测天线6中，一部分位于天线支架5内并沿天线支架5的长度分布，另一部分呈螺旋状缠绕在天线支架5上。由于天线支架5采用绝缘材料制成，从而能保证检测天线6上的高频微波信号的传输以及接收电磁回波信号。具体实施时，所述缠绕在天线支架5外壁上的检测天线6与天线支架5间用环氧树脂填平磨光，且检测天线6与检测壳体1的结合部利用环氧树脂密封。检测天线6与天线支架5间利用环氧树脂填平磨光后，能避免检测后的成品油残留附着在天线支架5以及检测天线6上，确保每次对成品油检测的精度。

所述微波处理电路板2位于检测壳体1的正下方，且微波处理电路板2与检测壳体1利用螺纹密封连接。

所述微处理器电路9与通讯电路10连接，与通讯电路10连接的引出线12通过微波处理电路板2上的引出线接口11穿出微波处理电路板2外。

本发明实施例中，微波处理电路板2与检测壳体1利用螺纹密封连接，以形成可拆卸的连接结构，微波处理电路板2的形状可以也为圆柱状，微波处理电路板2与检测壳体1呈同轴分布，微波处理电路板2与检测壳体1的结合部采用密封圈密封。微处理器电路9可以通过通讯电路10以及引出线12与外部的上位机或显示终端连接，以将微处理器电路9确定待检测成品油的含水率显示输出。所述通讯电路10可以为RS485接口、RS232接口、GPRS模块或其他有线无线的数据通讯的形式，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

根据上述说明，本发明所述油微量水分检测方法包括如下步骤：

a、提供用于容纳待检测成品油的检测壳体1，并通过检测壳体1上的进油口3向检测壳体1内注满待检测的成品油；

b、检测壳体1内的天线支架5上缠绕呈螺旋分布的检测天线6，通过检测壳体1外微波处理电路板2上的高频电路8向检测天线6上施加高频微波信号；

c、高频电路8通过检测天线6接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路8根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路9传输含水检测信号，微处理器电路9根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

本发明实施例中，高频电路8产生高频微波信号的频率为430MHz，含水率的单位可以为ppm。

本发明待检测成品油注入检测壳体1内，频电路8根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路9传输含水检测信号，微处理器电路9根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率，结构简单，安装和操作使用方便，检测人员只需要将待检测成品油从进油口3注入检测壳体1内，能立即得到所需的含水率，整个检测过程仅需要数秒种，检测过程不会影响待检测成品油的特性，被测的成品油样仍然可以继续使用，测量精度高，可以达到1ppm，重复性好，稳定性好，受环境各方面的影响小，耗电少，整体功耗小于1W。可以实现对各种油品生产过程中的在线微量水分检测，安全可靠。

Claims (10)

1.一种利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：包括用于容纳待检测成品油的检测壳体（1），检测壳体（1）上设有用于将成品油注入到所述检测壳体（1）内的进油口（3），所述检测壳体（1）内设有天线支架（5），在所述天线支架（5）上缠绕有呈螺旋分布的检测天线（6），检测天线（6）与天线支架（5）相互绝缘；检测天线（6）的端部与检测壳体（1）外的微波处理电路板（2）电连接；

所述微波处理电路板（2）包括用于与检测天线（6）两端电连接的高频电路（8）以及与所述高频电路（8）连接的微处理器电路（9）；高频电路（8）能产生通过检测天线（6）发射传输的高频微波信号，且高频电路（8）能通过检测天线（6）接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路（8）根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路（9）传输含水检测信号，微处理器电路（9）根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

2.根据权利要求1所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述检测壳体（1）呈圆柱状，天线支架（5）竖直分布在检测壳体（1）的底端，且天线支架（5）与检测壳体（1）呈同轴分布。

3.根据权利要求1所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述进油口（3）位于检测壳体（1）的顶端，且在检测壳体（1）的顶端还设有出气口（4）。

4.根据权利要求1所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：在检测壳体（1）外的下部设有用于将检测壳体（1）内注入的待检测成品油排出的排液管（7），所述排液管（7）上设有排液阀（13）。

5.根据权利要求1所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述检测天线（6）的一端与高频电路（8）电连接后穿入天线支架（5）内，且位于天线支架（5）内的检测天线（6）沿所述天线支架（5）的长度分布；

检测天线（6）的另一端与高频电路（8）电连接后从检测壳体（1）的底部穿入检测壳体（1）内，且呈螺旋状缠绕在天线支架（5）的外壁上，所述缠绕在天线支架（5）外壁上的检测天线（6）与位于天线支架（5）内的检测天线（6）电连接。

6.根据权利要求5所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述缠绕在天线支架（5）外壁上的检测天线（6）与天线支架（5）间用环氧树脂填平磨光，且检测天线（6）与检测壳体（1）的结合部利用环氧树脂密封。

7.根据权利要求2所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述微波处理电路板（2）位于检测壳体（1）的正下方，且微波处理电路板（2）与检测壳体（1）利用螺纹密封连接。

8.根据权利要求1所述的利用微波的油微量水分检测装置，其特征是：所述微处理器电路（9）与通讯电路（10）连接，与通讯电路（10）连接的引出线（12）通过微波处理电路板（2）上的引出线接口（11）穿出微波处理电路板（2）外。

9.一种利用微波的油微量水分检测方法，其特征是，所述油微量水分检测方法包括如下步骤：

（a）、提供用于容纳待检测成品油的检测壳体（1），并通过检测壳体（1）上的进油口（3）向检测壳体（1）内注满待检测的成品油；

（b）、检测壳体（1）内的天线支架（5）上缠绕呈螺旋分布的检测天线（6），通过检测壳体（1）外微波处理电路板（2）上的高频电路（8）向检测天线（6）上施加高频微波信号；

（c）、高频电路（8）通过检测天线（6）接收在待检测成品油中传播后的电磁回波信号，高频电路（8）根据高频微波信号以及电磁回波信号向微处理器电路（9）传输含水检测信号，微处理器电路（9）根据含水检测信号确定所述待检测成品油中的含水率。

10.根据权利要求9所述利用微波的油微量水分检测方法，其特征是：所述检测壳体（1）呈圆柱状，天线支架（5）竖直分布在检测壳体（1）的底端，且天线支架（5）与检测壳体（1）呈同轴分布；

所述检测天线（6）的一端与高频电路（8）电连接后穿入天线支架（5）内，且位于天线支架（5）内的检测天线（6）沿所述天线支架（5）的长度分布；

检测天线（6）的另一端与高频电路（8）电连接后从检测壳体（1）的底部穿入检测壳体（1）内，且呈螺旋状缠绕在天线支架（5）的外壁上，所述缠绕在天线支架（5）外壁上的检测天线（6）与位于天线支架（5）内的检测天线（6）电连接。