CN201607494U - 一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置 - Google Patents

一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，用于缓和及测量待测管路11中绝缘性液体的带电电荷，其结构包括：第一金属网12、第一电荷传输导线13、第二金属网14、第二电荷传输导线15和电荷处理模块；所述第一金属网12和第二金属网14沿垂直于待测管路11轴向设置于待测管路11的内部，并分别通过第一电荷传输导线13和第二电荷传输导线15与设置于待测管路11的外部的电荷处理模块相连。本实用新型实施例的实现使人们可以测量绝缘性液体与管壁等摩擦所产生的静电电量；并且能够缓和管道中绝缘性液体所带的静电电荷；同时还可测量不同金属体缓和能力，以便研究金属体缓和能力与金属体的材料、线径和密度以及所述绝缘性液体的流速的关系。

Description

一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置
技术领域
本实用新型涉及电量测量领域，尤其涉及一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置。
背景技术
在电量测量领域中，现有的电量测量装置大致可以分为普通电量测量装置和静电电量测量装置。对于静电电量测量装置而言，现有的静电电量测量装置只能测量带静电固体所带的电量、带静电粉末所带的电量，或带静电非导体与接地金属体接近时发生火花放电的电量；但对于绝缘性液体在流动过程中因与管壁等摩擦所带的静电，目前还没有有效的测量装置能够测量。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，以测量绝缘性液体在流动过程中与管壁等摩擦所产生静电的电量，并且可以缓和绝缘性液体所带的静电电荷，同时还可以测量不同金属体的缓和能力。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，用于缓和及测量待测管路11中绝缘性液体的带电电荷，包括：第一金属网12、第一电荷传输导线13、第二金属网14、第二电荷传输导线15和电荷处理模块；所述第一金属网12和第二金属网14沿垂直于待测管路11轴向间隔设置于所述待测管路11的内部，并分别通过所述第一电荷传输导线13和第二电荷传输导线15与设置于所述待测管路11的外部的电荷处理模块相连。
所述的第一金属网12和第二金属网14与待测管路11的管壁间设有绝缘支撑件16。
所述绝缘支撑件16的材料为有机玻璃。
所述第一金属网12和第二金属网14的材料均为不锈钢SUS304、铝或铜。
所述第一金属网12和第二金属网14的线径均在0.1mm至0.5mm之间。
所述第一金属网12和第二金属网14的线径均为0.1mm、0.14mm、0.29mm或0.47mm。
所述第一金属网12和第二金属网14的开口率均在0.4至0.8之间。
所述第一金属网12和第二金属网14的开口率均为0.46、0.49、0.62或0.73。
所述第一金属网12和第二金属网14间距为0.1mm至3.0mm。
所述电荷处理模块包括第一电荷转化单元21、第一电压放大单元22、第二电荷转化单元24、第二电压放大单元25和模数转换单元23；所述的第一电荷转化单元21将所述第一电荷传输导线13所传输的电荷转化为电压信号，所述的第一电压放大单元22将所述第一电荷转化单元21转化的电压信号进行放大增幅处理；所述的第二电荷转化单元24将所述第二电荷传输导线15所传输的电荷转化为电压信号，所述的第二电压放大单元25将所述第二电荷转化单元24转化的电压信号进行放大增幅处理；所述模数转换单元23分别将所述第一电压放大单元22和第二电压放大单元25放大增幅后的电压信号转化为数字信号，以完成绝缘性流体带电缓和及测量操作。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置克服了现有技术中无法测量绝缘性液体流动带电量的问题，完成了对流动过程中与金属网摩擦的绝缘性液体所带电量的测量操作；并且缓和了管道中绝缘性液体所带的静电电荷；同时还测量了不同金属体缓和能力，以便于研究金属体缓和能力与金属体的材料、线径和密度以及所述绝缘性液体的流速的关系。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的绝缘性流体带电缓和及测量装置的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的绝缘性流体带电缓和及测量装置的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的绝缘性流体带电缓和及测量装置的结构示意图三。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，用于缓和及测量待测管路11中的绝缘性液体因与金属体摩擦所产生的静电电量，具具体实现结构如下：
该绝缘性液体流动带电量的缓和及测量装置可以包括：第一金属网12、第一电荷传输导线13、第二金属网14、第二电荷传输导线15和电荷处理模块；所述第一金属网12和第二金属网14沿垂直于待测管路11轴向间隔设置于上述待测管路11的内部，并分别通过所述第一电荷传输导线13和第二电荷传输导线15与设置于上述待测管路11的外部的电荷处理模块相连；
其中，相应的第一金属网12和第二电荷传输导线15与相应待测管路11的管壁间设有绝缘支撑件16，相应的绝缘支撑件16的材料可以为有机玻璃；
其中，相应第一金属网12和第二金属网14的材料可以为不锈钢SUS304、铝或铜；相应第一金属网12和第二金属网14的线径均可以在0.1mm至0.5mm之间，最好均为0.1mm、0.14mm、0.29mm或0.47mm；相应第一金属网12和第二金属网14的开口率均可以在0.4至0.8之间；最好均为0.46、0.49、0.62或0.73；
其中，相应的第一金属网12和第二金属网14之间设有0.1mm至3.0mm的间距，且沿垂直于待测管路11轴向间隔设置于所述待测管路11的内部。
具体地，相应的电荷处理模块包括第一电荷转化单元21、第一电压放大单元22、第二电荷转化单元24、第二电压放大单元25和模数转换单元23；相应的第一电荷转化单元21将相应第一电荷传输导线13所传输的电荷转化为电压信号，相应的第一电压放大单元22将相应第一电荷转化单元21转化的电压信号进行放大增幅处理；所述的第二电荷转化单元24将所述第二电荷传输导线15所传输的电荷转化为电压信号，所述的第二电压放大单元25将所述第二电荷转化单元24转化的电压信号进行放大增幅处理；相应模数转换单元23将相应第一电压放大单元22和第二电压放大单元25放大增幅后的电压信号转化为数字信号，以完成绝缘性流体带电量的缓和及测量。
需要说明的是，该装置的原理如下：
当不同的绝缘性液体以不同的流速流过不同材料、线径、开口率和接触面积的金属网时，都会因与金属网摩擦而产生静电；所述金属网的线径、材质和开口率不同或所述绝缘性液体的种类和流速不同所产生电荷的数量就会不同，相应绝缘性液体所携带的电荷种类也会不同。下面以与某金属网摩擦后携带负电的某种绝缘性液体进行说明(携带正电情况与之相似，不再描述)，上述因摩擦产生的负电荷随绝缘性液体继续流动，而上述因摩擦产生的等量正电荷通过与金属网连接的导线引出，从而可以获得所述正电荷的电量；由于摩擦产生的正负电荷量相等，所以正电荷的电量就是绝缘性液体在流动过程中的带电量；也就是说，该装置可以测得不同金属网与绝缘性液体摩擦所产生的带电量。
当绝缘性液体流过金属网时，所述绝缘性液体中会因流动摩擦而带电；在工况相同的情况下，通过分别单独测试第一金属网12和第二金属网14，以及同时测试第一金属网12和第二金属网14，可以测出第二金属网14对带电绝缘性液体的缓和能力；通过改变第一金属网12和第二金属网14之间的距离，或改变金属网的线径、开口率和材质，可以测试出不同金属网的缓和能力，从而可以研究出金属网的线径、开口率、材质和网距以及绝缘性液体的流速与金属网的缓和能力的关系。
具体地，若要测试该装置的缓和能力，需进行如下两次测量：
第一次测量：在工况相同的情况下，分别测量绝缘性液体流经第一金属网12和第二金属网14时，两个金属网各自的带电量；
第二次测量：在与第一次测量相同的工况条件下，测量绝缘性液体先流过第一金属网12再流过第二金属网14时，两个金属网各自的带电量；
因第二次测量中流经第一金属网12时的绝缘性液体与第一次测量时没有变化，所以第二次测量与第一次测量的第一金属网12的带电量基本相同；而第二次测量中流经第二金属网14时的绝缘性液体已带有流经第一金属网12时产生的电荷，所以流经第二金属网14所产生的电荷会中和绝缘性液体已带有的电荷，从而可得知该装置的缓和能力。
因金属网的线径、材质和开口率不同或绝缘性液体的种类和流速不同所测得的绝缘性液体带电量也不同，所以最好选用以下几组参数进行设置(见下表)：
  金属网A   金属网B   金属网C   金属D
  材料   不锈钢SUS304   不锈钢SUS304   不锈钢SUS304   不锈钢SUS304
  线径D[mm]   0.1   0.14   0.29   0.47
  网距l[mm]   0.2   0.32   1.08   2.8
  开口率α   0.46   0.49   0.62   0.73
  测试网直径φ[mm]   50   50   50   50
  整个测试断面积S[mm2]   2742   2578   2068   1735
  接触面积Sa[mm2]   902   961   1216   1432
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过实例，结合相应附图，对本实用新型实施例作进一步详细描述。
实施例一
如图1、图2和图3所示，一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，用于测量待测管路11中的绝缘性液体因与金属体摩擦所产生静电的电量；若该待测管路11处于竖直状态，其内部绝缘性液体由上向下流动并由管口流出，那么该装置的具体实现结构如下：
该绝缘性液体流动带电量的缓和及测量装置包括第一金属网12、第一电荷传输导线13、第二金属网14、第二电荷传输导线15、电荷处理模块和绝缘支撑件14；其中，相应绝缘支撑件14的材料为有机玻璃；相应第一金属网12和第二金属网14均为线径0.1mm、开口率0.46mm、直径为50mm的圆形不锈钢SUS304网；相应第一金属网12固定于放置在待测管路11内的由有机玻璃制成的环形绝缘支撑件14上端；相应的第二金属网14设置于第一金属网12下面2.8mm的位置。
具体地，当绝缘性液体由上至下流过第一金属网12或第二金属网14时，会因与第一金属网12或第二金属网14的摩擦而产生了静电；因摩擦而产生的负电荷随绝缘性液体继续流动，而因摩擦产生的等量的正电荷通过与第一金属网12或第二金属网14所连接的第一电荷传输导线13或第二电荷传输导线15传输至待测管路11外部的电荷处理模块；
进一步地，相应的电荷处理模块包括第一电荷转化单元21、第一电压放大单元22、第二电荷转化单元24、第二电压放大单元25和模数转换单元23；相应的第一电荷转化单元21为10MΩ的电阻，当发生的电荷通过相应第一电荷传输导线13引出时，该电阻两端的电压发生变化，即获得了该电荷所产生的电压信号；相应的第一电压放大单元22为一组电子元件所组成的非反转放大增益，它对上述电压信号进行了大约100倍的放大增幅；相应的第二电荷转化单元24为10MΩ的电阻，当发生的电荷通过相应第二电荷传输导线15引出时，该电阻两端的电压发生变化，即获得了该电荷所产生的电压信号；相应的第二电压放大单元25为一组电子元件所组成的非反转放大增益，它对上述电压信号进行了大约100倍的放大增幅；相应模数转换单元23将相应第一电压放大单元22和相应第二电压放大单元23放大增幅后的电压信号转化为数字信号，以传输给计算机进行检测、存储等处理；该装置每隔1ms进行一次采样，电流的分辨率为5pA。
需要说明的是，上述绝缘性液体流动带电缓和及测量装置所测得的电量，除了可以按照上述的将电量信息传输给计算机进行各种处理外，还可以通过现有的各种显示展示给用户，或通过现有的传输数据线保存在现有的各种存储介子中，以便于用户的研究使用。
本实用新型实施例的实现使人们不仅可以测量绝缘性液体在流动过程中与金属体摩擦所产生静电的电量，而且可以缓和绝缘性液体中的电荷，并测量金属体的缓和能力。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，用于缓和及测量待测管路(11)中绝缘性液体的带电电荷，特征在于，包括：第一金属网(12)、第一电荷传输导线(13)、第二金属网(14)、第二电荷传输导线(15)和电荷处理模块；所述第一金属网(12)和第二金属网(14)沿垂直于待测管路(11)轴向间隔设置于所述待测管路(11)的内部，并分别通过所述第一电荷传输导线(13)和第二电荷传输导线(15)与设置于所述待测管路(11)的外部的电荷处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述的第一金属网(12)和第二金属网(14)与待测管路(11)的管壁间设有绝缘支撑件(16)。
3.根据权利要求2所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述绝缘支撑件(16)的材料为有机玻璃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)的材料均为不锈钢SUS304、铝或铜。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)的线径均在0.1mm至0.5mm之间。
6.根据权利要求5所述的绝缘性液体流动带电量的缓和及测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)的线径均为0.1mm、0.14mm、0.29mm或0.47mm。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)的开口率均在0.4至0.8之间。
8.根据权利要求7所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)的开口率均为0.46、0.49、0.62或0.73。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性液体流动带电测量装置，其特征在于，所述第一金属网(12)和第二金属网(14)间距为0.1mm至3.0mm。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘性液体流动带电缓和及测量装置，其特征在于，所述电荷处理模块包括第一电荷转化单元(21)、第一电压放大单元(22)、第二电荷转化单元(24)、第二电压放大单元(25)和模数转换单元(23)；所述的第一电荷转化单元(21)将所述第一电荷传输导线(13)所传输的电荷转化为电压信号，所述的第一电压放大单元(22)将所述第一电荷转化单元(21)转化的电压信号进行放大增幅处理；所述的第二电荷转化单元(24)将所述第二电荷传输导线(15)所传输的电荷转化为电压信号，所述的第二电压放大单元(25)将所述第二电荷转化单元(24)转化的电压信号进行放大增幅处理；所述模数转换单元(23)分别将所述第一电压放大单元(22)和第二电压放大单元(25)放大增幅后的电压信号转化为数字信号，以完成绝缘性流体带电缓和及测量操作。
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