CN107560686A - 一种原油液位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油液位测量装置，包括用于储存原油的原油储存箱；为原油储存箱中的原油介质提供电流激励的直流恒流源；与直流恒流源相连接的极性选择器，通过极性选择器，使得直流恒流源输出到原油介质的激励电流的波形为方波，在激励电流信号的前半个周期和后半个周期，输出为幅值相同、极性相反的直流信号；与原油储存箱中的原油介质相连接的电压采样电路；与电压采样电路相连接的处理器，处理器连接有液位显示屏；与极性选择器和电压采样电路相连接的微控制器。本发明保证一定测量精度的同时实现高速度的原油电阻测量，通过电阻与原油液位高度呈线性关系，从而得到原油液位高度。
Description
技术领域
本发明涉及液位测量领域，尤其涉及一种原油液位计量装置。
背景技术
液体的液位测量常用液位计有：磁浮子液位计、浮球液位计、浮筒液位计、差压液位计等。原油由于本身粘度大，颜色深，有较大的挥发性，含有有毒害物质，所述的几种液位计对于原油液位测量都不太方便，而且常用的几种液位计的元件很容易受到原油的污染而失效产生较大的误差。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种原油液位计量装置，利用原油电阻随液位高度的变化差异，当电流恒定时，电压与电阻成线性关系，因而电阻与原油液位高度呈线性关系，从而得到原油液位高度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种原油液位测量装置，包括用于储存原油的原油储存箱；为原油储存箱中的原油介质提供电流激励的直流恒流源；与所述直流恒流源相连接的极性选择器，通过所述极性选择器，使得直流恒流源输出到原油介质的激励电流的波形为方波，在激励电流信号的前半个周期和后半个周期，输出为幅值相同、极性相反的直流信号；与所述原油储存箱中的原油介质相连接的电压采样电路；与所述电压采样电路相连接的处理器，所述处理器连接有液位显示屏；与所述极性选择器和所述电压采样电路相连接的微控制器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电压采样电路包括差分放大器和数字模拟信号转换器。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括设置在所述原油储存箱中的激励电极对和测量电极对。
作为本发明的一种优选技术方案，所述微控制器包括定时器。
传统的液体电导测量电路均采用交流电流源激励，其主要目的是为了消除直流电流激励下不可避免的介质极化现象。但交流激励系统有一个无法克服的缺点：从测量电极对得到的交流电压信号须经过较为复杂的滤波环节的处理才能转换为适合数据采集单元采集的直流信号。复杂的滤波环节存在较严重的延时效应，限制了交流激励的液体电导测量电路的数据采集速度。
电路中电流源的输出电流波形为方波信号的波形。在激励信号的前半个周期和后半个周期，电流源的输出为幅值相同、极性相反的直流信号。由于在激励信号的前、后半周期，激励电流同值反向，直流激励情况下必然出现的介质极化现象得以避免。
当给激励电极对通入电流信号后，电极对上的电压波形为一近似的方波信号，产生这种信号的原因在于当电流激励施加到激励电极对上时，电场的存在导致了介质中电荷的移动，在电极的表面聚集了大量的电荷，引起边界层效应。激励电极对上的电压波形与电流的强度、介质中电荷种类、电极的形状等因素有关。而在测量电极对上，由于介质和电极表面间的电流可以忽略，不会造成边界层效应，其电压波形为一方波信号，其电压幅值与驱动电流及介质中的电导分布成正比。由于采样点位于测量电极对上的电压波形稳定后的平坦部位，在这一段时间内系统相当于受到了一个恒定的直流电流信号的激励。测量电极对的输出不再需要复杂的处理，滤波环节就可以大为简化，这样极大地提高了数据的采集速度，降低了系统的复杂程度。
在每个测量周期内，电压采样电路对电压采样两次，一次采样在激励信号的正半周期内，另一次采样在激励信号的负半周期内，两次采样结果的差值作为一个测量数据。由于两次采样的间隔非常短，可以认为在此期间被测介质内的电导率分布未发生变化。通过取两次采样的差值可以消除直流激励系统存在的低频噪声，从而提高了系统的数据采集精度。
采样的时刻是由微控制器内部的一个定时器准确控制的，两次采样时刻被严格控制在测量电极对输出信号波形前、后半周期的80%处。电压信号在被采样时已经稳定，可以被电压采样电路作为直流信号处理。
与现有技术相比本发明所达到的有益效果是：能在保证一定测量精度的同时实现高速度的原油电阻测量，通过电阻与原油液位高度呈线性关系，从而得到原油液位高度，本发明仅有激励电极对和测量电极对与原油介质接触，能够避免元器件被原油的污染而失效产生较大的误差。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种原油液位测量装置，包括用于储存原油的原油储存箱；设置在原油储存箱中的激励电极对和测量电极对；为原油储存箱中的原油介质提供电流激励的直流恒流源；与直流恒流源相连接的极性选择器，通过极性选择器，使得直流恒流源输出到原油介质的激励电流的波形为方波，在激励电流信号的前半个周期和后半个周期，输出为幅值相同、极性相反的直流信号；与原油储存箱中的原油介质相连接的电压采样电路，电压采样电路包括差分放大器和数字模拟信号转换器；与电压采样电路相连接的处理器，处理器连接有液位显示屏；与极性选择器和电压采样电路相连接的微控制器，微控制器包括定时器。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种原油液位测量装置，其特征在于，包括
用于储存原油的原油储存箱；
设置在所述原油储存箱中的激励电极对和测量电极对；
为原油储存箱中的原油介质提供电流激励的直流恒流源；
与所述直流恒流源相连接的极性选择器，通过所述极性选择器，使得直流恒流源输出到原油介质的激励电流的波形为方波，在激励电流信号的前半个周期和后半个周期，输出为幅值相同、极性相反的直流信号；
与所述原油储存箱中的原油介质相连接的电压采样电路；
与所述电压采样电路相连接的处理器，所述处理器连接有液位显示屏；
与所述极性选择器和所述电压采样电路相连接的微控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种原油液位测量装置，其特征在于，所述电压采样电路包括差分放大器和数字模拟信号转换器。
3.根据权利要求1所述的一种原油液位测量装置，其特征在于，还包括设置在所述原油储存箱中的激励电极对和测量电极对。
4.根据权利要求1所述的一种原油液位测量装置，其特征在于，所述微处理器包括定时器。
Priority Applications (1)
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| CN201710667987.6A CN107560686A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种原油液位测量装置 |
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| CN201710667987.6A CN107560686A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种原油液位测量装置 |
Publications (1)
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| CN107560686A true CN107560686A (zh) | 2018-01-09 |
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| CN201710667987.6A Pending CN107560686A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种原油液位测量装置 |
Country Status (1)
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