CN202548088U - 一种探测油中水份的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种探测油中水份的方法及其装置，包括：防水外壳、放置在防水外壳中，用于检测被测油品介电常数的平板电容器、放置在防水外壳中，与平板电容器相连，用于将电容值转化为频率值，分析并将告警信号发送至外部设备的变送电路。其中：当被测液体流过平板电容器时，变送电路通过检测频率值的变化来检测平板电容器的介电常数变化，从而判断被测液体的成份，尤其是其中水份的含量是否发生改变，并通过告警输出方式来通知外部设备，提高了检测结果的准确度。本申请实例采用了电容式测量原理，实现了非接触测量，结构简单，成本低廉。

Description

一种探测油中水份的方法及其装置

技术领域

本实用新型涉及检测领域，更具体地说，涉及一种探测油中水份的装置。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，作为动力燃料油的油品，如汽油和柴油的消费量更是持续不断地增长。但如果汽油和柴油中混入水份，则会影响发动机的正常工作，严重时发动机甚至会发生爆缸损坏的事故。为此，发动机在正常工作之前，需要检测油品中是否含有水份，以便于对发动机进行保护。

目前，通常使用伺服式液位传感器，来检测油品中是否含有水份。其中，伺服式液位传感器的工作原理为，采集被检测的油品密度，将采集到的密度与燃料油的标准密度进行对比，以判断油品中是否含有水份。

但是上述伺服式液位传感器适用于被测油品中燃料油和水份分离的情况，在燃料油和水份混合的情况下，混合后的密度和燃料油的标准密度相近，此时，伺服式液位传感器便有可能检测不出油品中是否含有水份，进而导致伺服式液位传感器检测结果的准确度降低。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种适用于油品中水份检测的装置，以解决现有伺服式液位传感器在油水混合的情况下，通过密度检测方式检测油品中是否含有水份时，导致的检测结果准确度降低的问题。技术方案如下：

本实用新型提供一种装置，包括：

防水外壳；

放置在所述防水外壳中，用于检测被测油品介电常数的平板电容器；

放置在所述防水外壳中，与平板电容器相连，用于将电容值转化为频率值，分析并将告警信号发送至外部设备的变送电路。

优选地，所述平板电容器包括：上极板、下极板、上极板引出电极和下极板引出电极，其中：

所述上极板引出电极与所述上极板相连，所述下极板引出电极与所述下极板相连，所述上极板引出电极和所述下极板引出电极与变送电路输入端连接。

优选地，所述上极板和所述下极板间间距不小于10mm。

优选地，所述上极板和所述下极板之间设置有中心立柱；其中，所述下极板引出电极从所述中心立柱的中心穿出。

优选地，所述上极板和所述下极板之间设置有数个边缘立柱；其中，所述边缘立柱之间的开口距离大于8mm。

优选地，所述上极板、所述下极板、所述上极板引出电极和所述下极板引出电极份别为覆盖有聚酰亚胺覆膜的柔性印刷电路板PCB，所述柔性印刷电路板PCB整体厚度小于0.3mm。

优选地，所述变送电路包括介电常数检测电路和告警电路。

优选地，所述介电常数检测电路是由单片机内部的比较器和外围的阻、容器件构成的RC振荡器，其检测过程包括：

在单片机程序控制下，启动所述RC振荡器开始振荡；

RC振荡器输出振荡频率，给单片机内部计数器进行计数；

在单片机内部定时器控制下，完成定时计数，并依据计数值的大小来判定所述平板电容器之间液体介电常数的变化情况。

优选地，所述防水外壳包括：上盖、底托以及连接所述上盖和所述底托之间的中间部件，其中：

所述防水外壳材料为聚甲醛；

所述中间部件为上部中空、内部有一横隔、下部镂空的圆柱体；

所述上盖和所述中间部件之间的连接方式为卡勾互锁连接；

所述中间部件和所述底托之间的连接方式为卡勾互锁连接。

优选地，

所述中间部件的中空位置放置有所述变送电路，且中空位置灌封有密封胶；

所述中间部件的横隔的下表面为所述上极板的粘贴固定部位；

所述中间部件的底托的上表面为所述下极板的粘贴固定部位；

所述上极板和所述下极板通过壳体卡槽和环氧胶粘接的方法固定；

所述上盖中心处有出线孔，通过防水接头密封。

应用上述技术方案，平板电容器为被测电容器，变送电路中的检测电路通过将电容值转换为频率值的方式，检测被测油品的介电常数，以介电常数的变化判断油品中是否含有水份，再以告警的方式输出。由于水的介电常数远高于油的介电常数，所以当油水混合的情况下，变送电路可以检测出被测油品的频率变化，以确定被测油品的介电常数变化，最终通过电容值变化确定被测油品的介电常数变化，从而判断出油品中含有水份，提高检测结果的准确度。

进一步，本申请实例可以采用电容式测量原理，实现非接触测量，结构简单，成本低廉。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型提供的探测油中水份的装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型提供的探测油中水份的装置的平板电容器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的探测油中水份的装置的介电常数检测电路的电路图；

图4为本实用新型提供的探测油中水份的装置的介电常数检测电路的局部电路图；

图5为本实用新型提供的探测油中水份的装置的告警电路的电路图；

图6为本实用新型提供的探测油中水份的装置的另一种结构示意图；

图7为本实用新型提供的探测油中水份的装置的平板电容器的另一种结构示意图；

图8为本实用新型提供的探测油中水份的装置的一种防水外壳结构示意图。

具体实施方式

现有技术中的传感器检测不出油水混合时含有水份的情况，为此，本实用新型实施例提供的探测油中水份的装置可以检测出油水混合时含有水份的情况，提高检测结果的准确度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，其示出了本申请一种探测油中水份的装置的结构示意图，包括：防水外壳1、平板电容器2和变送电路3。

其中，平板电容器2放置在防水外壳1中，用于检测被测油品的介电常数。

在本实施例中，平板电容器2的结构示意图请参阅图2所示。平板电容器2可以包括：上极板21、下极板22、上极板引出电极23、下极板引出电极24。

其中，上极板引出电极23与所述上极板21相连，所述下极板引出电极24与所述下极板22相连，上极板引出电极23和下极板引出电极24与变送电路3连接。当被测油品流经上极板21和下极板22中间时，两个极板之间的介电常数发生变化，从而导致平板电容器2的电容值变化，且由上极板引出电极23和下极板引出电极24将变化的电容值导至变送电路3。

变送电路3放置在防水外壳1中，以将变送电路3包围在防水外壳1内，防止被测油品进入防水外壳1内，导致变送电路3短路。

在本实施例中，变送电路3可以包括：与平板电容器2相连的介电常数检测电路和与外部设备相连的告警电路。请参阅图3、图4和图5所示，其中，图3是本申请中介电常数检测电路的电路图，图4是介电常数检测电路的局部电路图，图5是告警电路的电路图。

其中，介电常数检测电路是由单片机内部的比较器和外围的阻、容器件构成的RC振荡器，通过该振荡器可以得到包含平板电容器2容值信息的频率值，进而计算出被测油品的介电常数，从而判断油品中是否含有水。

在本实施例中，介电常数检测电路可以依据公式：fo=1/（2∏RC）得出频率值，C为电容，R为电阻。请参阅图4和图3，图4和图3中引脚对应关系为：CA-对应R_CA-、CA+对应R_CA+、开关的两个端点份别对应PortS和PortF，比较器位于型号为430F2131单片机的内部，比较器、S1及外围器件组成RC振荡电路，S1为上极板21和下极板22组成的平板电容器2。

振荡电路的输出端CO在作为反馈输出的同时，连接单片机内部的计数器的输入端，在单片机内部定时器控制下，完成定时计数，并依据计数值的大小来判定频率值和电容值的变化，进而从电容值变化判定所述平板电容器之间液体介电常数的变化情况。计数器计数过程为：首先，假如振荡电路的振荡频率为fo=1/（2∏RC），其中C=C2//S1，当S1因介电常数发生变化后，其容值更改为(S1+δC)，则振荡频率变为f1=1/（2∏R(C2//(S1+δC))），假设计数时间为1秒，则两次的计数值份别为fo和f1，通过计数值反映频率值变化，进而反映容值的变化，也就反映了被测油品介电常数的变化。

具体地，在本实施例中，介电常数检测电路可以依据电容式测量原理，通过检测振荡频率得到平板电容器2的容值C，进而计算出相对介电常数。具体为：依据公式得出相对介电常数。

其中，C为电容量，d为两平行极板之间的距离，ε_r为介质的相对介电常数，ε_o为真空的介电常数，A为极板面积。介电常数检测电路在实际工作过程中，d和A固定不变，通过检测振荡频率得到平板电容器2的容值C，然后依据上述公式得到相对介电常数ε_r。

需要说明的是：在本实施例中，PortS和PortF两个引脚用来控制振荡电路中的电路连接，使原RC振荡电路中C2//S1组成的C由C5代替，重复振荡测量过程，最后将分别得到的两个频率计数相减，以消除计数误差。

请参阅图5，其中，图5为告警电路图。本装置采用继电器K1常开干结点作为告警输出。没有水的时候，继电器两输出端COM和NO断开，即输出端COM和NO常开；检测到有水的时候，输出端COM和NO短路。输出端COM和NO连接到其它设备上，其它设备根据输出端COM和NO的状态即可判断出油中是否含有水份。

应用上述技术方案，平板电容器2为被测电容器，变送电路3中的检测电路通过将电容值转换为频率值的方式，检测被测油品的介电常数，以介电常数的变化判断油品中是否含有水份，再以告警的方式输出。由于水的介电常数远高于油的介电常数，所以当油水混合的情况下，变送电路可以检测出被测油品的频率变化，以确定电容值变化，最终通过电容值变化确定被测油品的介电常数变化，从而判断出油品中含有水份，提高检测结果的准确度。

另一个实施例

请参见图6，其示出了本申请探测油中水份的装置的另一种结构示意图，包括：防水外壳1、平板电容器2、变送电路3和防水接头及线缆4。

平板电容器2和变送电路3的连接关系，请参见图1，与图1中相同。其功能与上一个实施例中的相同，这里不再赘述。

防水接头及线缆4固定在防水外壳顶部，用于将装置与外界设备连接，通过线缆把变送电路3输出的告警信号传给外部设备。

在本实施例中，平板电容器2的另一种结构示意图请参阅图7所示。平板电容器2可以包括：上极板21、下极板22、上极板引出电极23、下极板引出电极24，中心立柱25、以及边缘立柱26。

其中，上极板21和下极板22间间距不小于10mm，上极板引出电极23和下极板引出电极24与变送电路3连接。当被测油品流经上极板21和下极板22中间时，两个极板之间的介电常数发生变化，从而导致平板电容器2的电容值变化，且由上极板引出电极23和下极板引出电极24将变化的电容值导至变送电路3。

具体地，在本实施例中，上极板引出电极23和下极板引出电极24将变化的电容值发送至变送电路3中容值检测电路的输入端。

在本实施例中，上极板21、下极板22、上极板引出电极23和下极板引出电极24分别为覆盖有聚酰亚胺薄膜的柔性PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板），柔性PCB整体厚度小于0.3mm。聚酰亚胺薄膜用于将上极板21和下极板22金属部分与被测油品份离，防止上极板21和下极板22金属部分与被测油品短路，同时保证了电容极板间的有效间距和灵敏度，保证了测量准确度。

中心立柱25设置在上极板21和下极板22之间，用于保证上极板21和下极板22之间的距离恒定。同时下极板引出电极23从中心立柱25的中心穿出，减少下极板引出电极23对电容容值的影响。

此外，在上极板21和下极板22之间也可以设置数个边缘立柱26，同样用于保证上极板21和下极板22之间的距离恒定。

比如在上极板21和下极板22之间设置4个边缘立柱26，且4个边缘立柱26均匀分布在上极板21和下极板22之间，边缘立柱26之间的开口距离大于8mm，以保证被测液体很方便地在上极板21和下极板22之间流动。

再一个实施例

本实施例详细介绍探测油中水份的装置中防水外壳的结构，其中，在该实施例中，探测油中水份的装置的结构和功能请参阅图1至图7，对此不再加以阐述。

请参见图8，其示出了本申请探测油中水份的装置的一种防水外壳结构示意图，防水外壳1材料为聚甲醛，其包括：上盖11、底托12以及连接上盖和底托之间的中间部件13。

具体地，上盖11和中间部件13之间的连接方式为卡勾互锁连接；中间部件13和底托12之间的连接方式为卡勾互锁连接，以便于防水外壳1的拆装。

其中，上盖11放置在中间部件13顶部，底托12放置在中间部件13底部。上盖11和底托12用于将装置密封，防止被测油品进入防水外壳1内，导致变送电路3短路。

同时，上盖11中心处可以设置有出线孔，通过防水接头密封，线缆用于将外部设备与本装置连接，保证本装置的密封性，防止被测油品流入防水外壳1内，发生短路，同时保证了告警信号的有效输出，提高了检测的准确性。

中间部件13为上部中空、内部有一横隔、下部镂空的圆柱体。中间部件13的中空位置放置有变送电路3，且中空位置灌封有密封胶。上极板21粘贴于中间部件横隔的下表面，下极板22粘贴于中间部件的底托的上表面，上极板21和下极板22通过壳体卡槽和环氧胶粘接的方法固定。

当然在上盖11和中间部件13之间、以及中间部件13和底托12之间也可以灌有封胶固定。

在本实施例中，防水外壳1采用3件卡勾互锁连接的圆柱形结构，且下部镂空方便被测液体的流动，使探测油中水份的装置无论是竖直还是横卧放置，都能满足测量的灵敏度，保证测量的准确度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种探测油中水份的装置，其特征在于，包括：

防水外壳；

放置在所述防水外壳中，用于检测被测油品介电常数的平板电容器；

放置在所述防水外壳中，与平板电容器相连，用于将电容值转化为频率值，分析并将告警信号发送至外部设备的变送电路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平板电容器包括：上极板、下极板、上极板引出电极和下极板引出电极，其中：

所述上极板引出电极与所述上极板相连，所述下极板引出电极与所述下极板相连，所述上极板引出电极和所述下极板引出电极与变送电路输入端连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上极板和所述下极板间间距不小于10mm。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上极板和所述下极板之间设置有中心立柱；其中，所述下极板引出电极从所述中心立柱的中心穿出。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上极板和所述下极板之间设置有数个边缘立柱；其中，所述边缘立柱之间的开口距离大于8mm。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上极板、所述下极板、所述上极板引出电极和所述下极板引出电极分别为覆盖有聚酰亚胺覆膜的柔性印刷电路板PCB，所述柔性印刷电路板PCB整体厚度小于0.3mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变送电路包括介电常数检测电路和告警电路。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述介电常数检测电路是由单片机内部的比较器和外围的阻、容器件构成的RC振荡器，其检测过程包括：

在单片机程序控制下，启动所述RC振荡器开始振荡；

RC振荡器输出振荡频率，给单片机内部计数器进行计数；

在单片机内部定时器控制下，完成定时计数，并依据计数值的大小来判定所述平板电容器之间液体介电常数的变化情况。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防水外壳包括：上盖、底托以及连接所述上盖和所述底托之间的中间部件，其中：

所述防水外壳材料为聚甲醛；

所述中间部件为上部中空、内部有一横隔、下部镂空的圆柱体；

所述上盖和所述中间部件之间的连接方式为卡勾互锁连接；

所述中间部件和所述底托之间的连接方式为卡勾互锁连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述中间部件的中空位置放置有所述变送电路，且中空位置灌封有密封胶；

所述中间部件的横隔的下表面为所述上极板的粘贴固定部位；

所述中间部件的底托的上表面为所述下极板的粘贴固定部位；

所述上极板和所述下极板通过壳体卡槽和环氧胶粘接的方法固定；

所述上盖中心处有出线孔，通过防水接头密封。

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