CN1112677A

CN1112677A - 阻抗法原油含水率高精度测试仪

Info

Publication number: CN1112677A
Application number: CN 94105466
Authority: CN
Inventors: 刘瑞复
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1995-11-29

Abstract

一种测量原油含水率高精度测试仪，包括有阻抗法原油含水率、各界面传感器及测量仪、光纤温度及传感器、计算机，其特征在于在阻抗法的传感器内埋入一针状光纤温度传感器、一直径小于4mm的光纤流速传感器，将阻抗法所测值及光纤温度、流速传感器测出的值均转换为频率信号输至计算机，由计算机按固化其内的函数曲线计算公式对阻抗法所测值进行温度、流速的实时修正并显示。本测试仪不受温度、流速影响，比原阻抗法提高一个数量级。

Description

本发明涉及一种测量原油含水率仪器，尤其涉及一种阻抗法原油含水率的高精度测试仪。

现常用的以阻抗法测原油含水率的仪器，是以937MHZ的高频电磁波作为传感器的发射源，当此微波进入原油液，将在水、油两种介质的界面上发出反射，在入射角不变的情况下，水的反射能量比油反射能量大得多，所以其波反射系数随着原油中含有水份的不同而相应地变化，它将随着含水量的增加而增加，并在入射波强度不变的条件下，反射波的强度随水的增大而增大，因此测出上述反射波强度经换算就可得出原油含水率的大小，例如，微波从空气中垂直进入油中时，它的功率反射系数为：

W＝（ (Z油-Z空气)/(Z油+Z空气) ）＝0.029

微波从空气中垂直进入水中时，则功率及射系数为：

W＝（ (Z水-Z空气)/(Z水+Z空气) ）＝0.605

式中Z为介质1的波阻抗，由此可见微波从空气进入油中时，只有2.9%的微波能量被反射，而微波从空气中进入水中时，就有60.5的能量被反射，可见水对微波的反射能量大。

但其致命的缺点是水的介电常数随温度的变化而变化，例如：

温度：0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ 100℃

a：88 80 73 67 61 55

由于水的介电常数随温度的变化，导致其介质波阻抗随温度的变化而变化，因而利用微波阻抗法检测原油含水率及界面就很不准确，为此在实用工程中必须进行温度补偿。

另外，原油液的流速也影响波的阻抗值，所以在实用工程中必须对流速所造成影响也进行补偿修正，才能确保测量的准确。但是，由于微波是频率极高的电磁波，无法用电学量传感器来进行适时检测和校正，所以在标定中为校正温度流速的影响，标定技术极其复杂，而不修正则精度又低，长期以来，此矛盾一直未能解决。

本发明目的在于设计一种用光纤测温传感器，光纤测流速传感器对微波阻抗法测量进行适时修正的原油含水率测试仪器，以提高测量精度，并使用维护方便。

本发明目的是这样实现的：

一种阻抗法原油含水率高精度测试仪，包括有阻抗法原油含水率、各类界面传感器及测量仪、探针状光纤温度传感器、计算机，其特征在于将阻抗法所测值转换为频率信号输至计算机，在阻抗法的传感器内埋入一直径小于2mm的探针状光纤温度传感器的探头，一直径小于4mm的光纤流速传感器的探头;光纤流速传感器由光纤探头及光信号转换两部分组成，在光纤探头中设有三个光纤组，其中光纤阻C为光源光纤，它设置于探头中心，是一根芯径φ500μM的光纤，光纤组A、B为测试光纤，分成内、外两圈，且各由4根芯径φ250μM光纤在圆周上按相差90°排列，光源光纤由电/光接口电路供光后导入，在电/光接口电路的光源处设一光/电接口电路C，在测试光纤组A、B导出处设有光/电接口电路A、B，上述三个光/电接口电路A、B、C的输出端与放大器A_A、A_B、A_C输入端相接，放大器A_A、A_B、A_C输出又分别与电压/频率电路块输入端相接，电压/频率电路块输出接入计算机;光纤温度传感器探头中的光源光纤也由电/光接口电路供光，其测试光纤导出处也设有光/电接口电路，光/电接口电路输出与放大器输入端相接，放大器输出端与电压/频率输入相接，其输出的频率信号也输至计算机，由计算机对阻抗法测试值进入温度，流速影响的实时修正并显示。

上述测试仪可将原有的阻抗法传感器及仪器的测值加以温度影响、流速影响的实时修正，其精确度大为提高，由于此修正值是根据温度-浓度、流速-浓度（如图9、10所示）的函数关系而用计算公式固化于计算机软件中，而光纤传感器不受高频电磁场的影响，且光纤的传递不受距离、环境温度影响，温度、流速光纤传感器探头本身体积很小，又可方便地设置于阻抗法传感器内，加之运用计算机的计算功能，使本发明的测试仪可以实时地对原来阻抗法所测值进行正确地修正，从而实现了高精度测试和使用维护方便的目的。在一般状况下，本发明的测试仪比原来阻抗法测试仪的测量精度可提高一个数量级。

下面用附图和实施例对本发明进行详细叙述。

附图说明：

图1为本发明方框原理图。

图2为本发明插入式探测器结构示意图。

图3为光纤流速传感器探头部分结构示意图。

图4为E/O接口电路。

图5为带有反馈控制的E/O接口电路。

图6为O/E接口电路。

图7为放大器A及V/F电路之一。

图8为放大器A及V/F电路之二。

图9为温度一浓度函数关系曲线。

图10为流速一浓度函数关系曲线。

实施例：

由图5-8所示可见：

（1）其一般E/O接口电路如图4所示，它由三极管T1、稳压管W1、发光管G1及电阻R1、R2所组成的恒流源;而其带反馈控制的接口电路如图5所示，它在上述恒流源的控制极上又接有一反馈电路，该反馈电路为一由三极管T2、稳压管W2及相关元件组成的放大器A_D，其T2的控制极与放大器A_D的输出端相接，放大器A_D，输出端与恒流源的稳压管W1一端相接，稳压管W1的另一端与T1的控制极相接;

（2）其O/E接口电路如图6所示为一光电器件，它由光电管G11、放大器A1及电阻R11、R12组成，G11的输出端与放大器A1的输入端相接。放大器A1为RS308-067;

（3）其放大器V_A、V_B、V_C电压/频率电路均一样，U_A/F_AU_B/F_BU_C/F_C它们如图7、8所示。

由图7可见，其放大器采用AD620仪用放大器，放大器的输入端与O/E接口电路的输出端相接，放大器的输出端与U/F电路（电压/频率电路）输入端相接，U/F电路的输出端与计算机数据线输入端相接，由图8可见放大器选用TL072，其放大器与U/F电路联接及U/F与计算机接与上述相同，U/F电路选用1311。

由上述实施例可见，本测试仪只要在原阻抗法测试仪中增设一些结构简单的光纤探头和光/电、电/光器件、放大器、电压/频率电路块运用计算机计算功能和设置一固化软件，花钱不多，就可将原测试仪的测量精度大大提高，一般可提高一个数量级，从而产生显著的效果。

Claims

1、一种阻抗法原油含水率高精度测试仪，包括有阻抗法原油含水率、各类界面传感器及测量仪、探针状光纤温度传感器、计算机，其特征在于将阻抗法所测值转换为频率信号输至计算机，在阻抗法的传感器内埋入一直径小于2mm的探针状光纤温度传感器的探头，一直径小于4mm的光纤流速传感器的探头；光纤流速传感器由光纤探头及光信号转换两部分组成，在光纤探头中设有三个光纤组，其中光纤阻C为光源光纤，它设置于探头中心，是一根芯径φ500μM的光纤，光纤组A、B为测试光纤，分成内、外两圈，且各由4根芯径φ250μM光纤在圆周上按相差90°排列，光源光纤由电/光接口电路供光后导入，在电/光接口电路的光源处设一光/电接口电路C，在测试光纤组A、B导出处设有光/电接口电路A、B，上述三个光/电接口电路A、B、C的输出端与放大器V_A、V_B、V_C输入端相接，放大器V_A、V_B、V_C输出又分别与电压/频率电路块输入端相接，电压/频率电路块输出接入计算机；光纤温度传感器探头中的光源光纤也由电/光接口电路供光，其测试光纤导出处也设有光/电接口电路，光/电接口电路输出与放大器输入端相接，放大器输出端与电压/频率输入相接，其输出的频率信号也输至计算机，由计算机对阻抗法测试值进入温度，流速影响的实时修正并显示。

2、按权利要求1所述的阻抗法原油含水率高精度测试仪，其特征在于电/光接口电路为一由三极管T1、稳压管W1、发光管G1及电阻R1、R2所组成的恒流源;光/电接口电路为由光电管G11、放大器A1及电阻R11、R12所组成，其中G11的输出端与放大器A1的输入端相接放大器A1采用RS308-067;放大器A、B、C选用AD620仪用放大器或;电压/频率电路选用1311。

3、按权利要求1所述的阻抗法原油含水率高精度测试仪，其特征在于电/光接口电路为一由三极管T1、稳压管W1、发光管G1、电阻R1、R2组成的恒流源及由三极管T2、稳压管W2及相关电阻元件所组成的放大器D所组成，其中放大器D的输入端与放大器C的输出端相联接，放大器D的输出端与恒流源中的稳压管W1的一端相接，稳压管W2的另一端与T1的控制极相接;光/电接口电路为由光电管G11、放大器A1及电阻R11、R12所组成，其中G11的输出端与放大器A1的输入端相接放大器A1采用RS308-067;放大器A、B、C选用AD620仪用放大器或;电压/频率电路选用1311。