CN203929701U - 基于电容法的成品油含水率检测仪 - Google Patents

基于电容法的成品油含水率检测仪 Download PDF

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葛亮
郑艳平
胡泽
谌海云
张禾
高凤水
赖欣
王清
王证印
杨豪
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Abstract

基于电容法的成品油含水率检测仪。依据成品油与水在介电常数上存在巨大差异这一物理特性,设计一种基于电容法的成品油含水率检测装置,通过检测成品油的介电常数,根据成品油含水率是成品油介电常数的函数,从而获取成品油的含水率。系统采用电容传感器,实现介电常数的测量。它利用C-V转换模块对电容传感器输出的电容信号进行适当调理同时输出标准电压信号,通过A/D转换模块完成模数转换,并利用单片机完成数据分析、计算、存储、显示、报警等功能。通过研究这种简便的仪器可以高效便利的检测成品油含水率,保障消费者权益及社会生产安全。

Description

基于电容法的成品油含水率检测仪
所属技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种指示成品油含水率的检测装置,是能识别成品油与水的检测仪器。
背景技术
[0002] 成品油由原油生产加工而成,包括汽油、煤油、柴油及其他符合国家产品质量标准、具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。目前,成品油燃料作为主要的能源为社会生产提供动力。随着能源危机越来越严重,能源价格居高不下,一些缺失商业道德的加油站销售掺水成品油以牟取暴利。成品油中含有过量水分将会降低其发热量。在低温情况下,成品油燃料中的水会结冰,堵塞燃料导管和滤清器,妨碍发动机燃料系统的燃料供给等。显然,成品油中多余的水分将会对工业安全生产造成威胁。油的足迹遍布社会,这样的危害不止直接损害消费者的利益,也将会给社会带来更多的二次危害或潜在危险。
[0003] 近来,销售掺水成品油的卑劣行径受到网络、报刊等新闻媒体的广泛关注,关于成品油掺水事件的报道也是层出不穷,这种行为屡禁不止的背后有监督制度的漏洞也有成品油含水率检测技术落后的因素。目前,大多成品油含水率检测仪都是针对大型油田的原油含水率检测,检测设备价格昂贵且均为大型设备,不适用于日常生活中成品油市场中成品油含水率的检测。因此研制便携式可适用于成品油市场的快速成品油含水率检测仪有着十分重要的作用和意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的是:解决现有检测设备在实用性、适应性、准确性等方面的缺陷。本实用新型提供一种成品油含水率检测仪,该成品油含水率检测仪不仅能鉴别成品油中是否掺水,而且能显示其中水分的含量,同时具有便携,易操作等特征。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:基于电容法的成品油含水率检测仪,包括机壳,机壳上分布有显示器、按键、通信接口以及传感器插槽,机壳内设置有由信号发生模块、C-V转换模块、A/D转换模块、单片机、存储模块构成的检测电路板,以及报警模块、显示模块,其中,C-V转换模块、A/D转换模块、单片机顺向连接,显示器、按键分别与单片机相连,外接电容传感器通过机壳上的传感器插槽与C-V转换模块相连,C-V转换模块接至A/D转换模块,A/D转换模块接至单片机。机壳上的按键包括菜单按键、复位按键和开关按键。检测仪采用平行电容极板作为外接传感器的测试电极,电容极板表面设有绝缘层,可有效防止电极短路,扩大含水率检测范围。电容极板通过电容极板引线柱与检测电路板相连。检测电路板能根据电容极板引线柱输出的信号计算出汽油的含水率,同时显示计算结果并具备报警功能。显示器采用液晶显示屏,可灵活拆卸安装。
[0006] 信号发生模块产生矩形波信号,在电容传感器内外极之间形成检测电场。电容传感器探入被测油样时,油样介电常数变化引起电容值变化,利用C-V转换模块将电容值转换成电压并输入到A/D模块中,A/D转换模块将电压值转换成数字信号同时输入单片机系统,单片机系统对数据进行分析运算获得测试结果并存储,同时与设定值对比判定是否发出报警,最后将测试结果送液晶显示器显示。电源模块分别对系统中信号模块、AD转换模块、单片机等模块进行供电。
[0007] 本实用新型的主要优点在于:
[0008] 1、所述机壳上设置有通信接口,通信接口与单片机系统相连接,方便外部设备获取仪器的历史测试数据,更新系统参数等;
[0009] 2、机壳上的传感器插槽按防水要求设计,增强仪器环境适应能力,而且插槽结构使得外接电容传感器易于拆卸,更换方便;
[0010] 3、设置的电源指示灯能指示电源的通断。接通时指示灯亮,断开时指示灯熄灭,同时当电池电量低于仪器工作电压时,指示灯闪烁;
[0011] 4、检测装置以单片机为核心结构简单,功耗低,不需要特别的元器件,价格适宜,操作过程较为简单,体积小方便携带,适合成品油市场使用。
[0012] 本实用新型的有益效果是,检测成品油中是否掺水的同时显示其水分含量,并具备越限报警功能,测试仪灵敏度高、实用性强、成效显著。
附图说明
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0014] 图1是本实用新型的外形结构示意图;
[0015] 图2是本实用新型的系统硬件框图;
[0016] 图3是本实用新型的单片机程序流程图;
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
[0018] 本实用新型从结构上讲,分为软件和硬件两部分。如图1、图2所示,硬件部分包括机壳1、显示器5、按键、通信接口 8、电源指示灯3、传感器插槽4、信号发生电路、C-V转换电路、A/D转换电路、单片机系统电路、存储电路以及报警电路和显示器电路等。软件部分为单片机系统软件,单片机系统软件采用C语言自下而上模块化编写,主要实现数据的采集、运算、存储以及检测结果的分析显示。
[0019] 通信接口 8用于外部设备与检测仪之间的数据交换,主要包括测试历史数据的提取及单片机系统参数的设置更新等。
[0020] 外接电容传感器通过传感器插槽4接入仪器内部,电容传感器输出电容信号经传感器插槽4与C-V转换模块连接,实现信号传输的同时将电容信号转换为电压信号。不用时外接电容传感器可整体拆下使仪器携带方便。
[0021] 机壳I上的按键包括菜单按键6、复位按键7、开关按键2。菜单按键3起选择作用,用于选择检测仪中单片机系统属性参数以及测量模式等。复位键7可快速初始化仪器,方便仪器参数调试。开关按键2按下时,电源指示灯3亮,仪器开始工作。
[0022] 如图3所示,单片机上电初始化后,检查是否复位,然后对输入信号进行A/D转换,接着由单片机对数字信号进行分析计算获得测试结果,并与设定值进行对比根据对比结果判定是否发出报警信号,同时将测试结果送显示器显示。
[0023] 本实用新型的工作原理是:基于电容法的成品油含水率检测仪利用油水介电常数差异的物理特性,采用电容传感器,将介电常数的变化转变为电容值的变化,这个电容值与传感器电极间混合介质的等效介电常数有关。常温下,原油的介电常数介于2〜4之间,而水的介电常数为80左右。当含水率不同的流体流过电容的两电极时,电极间介质的介电常数就会发生变化,导致电容值发生变化,且含水率越高,电容值变化越大,通过C-V转换电路将电容值的微小变化转换成电压信号,由于成品油含水率是成品油介电常数的函数,从而实现了成品油含水率的检测。
[0024] 本实用新型的工作过程是:外接电容传感器将待测量转化为电容信号输出,利用C-V转换电路对该电容信号做适当调理同时输出标准电压信号,通过以A/D芯片为核心搭建的模数转换器实现电信号到数字信号的转换。单片机对数字信号进行分析计算获取测试结果并存储,同时单片机依据数据特征判定是否发出报警信号,最后输出控制信号使显示器显示测试结果,系统硬件框图如图2所示。

Claims (3)

1.本实用新型是基于电容法的成品油含水率检测仪,其包括机壳,机壳上分布有显示器、按键、通信接口以及传感器插槽,其特征是:机壳内设置有信号发生模块、C-V转换模块、A/D转换模块、单片机、存储模块、报警模块、显示模块,其中,C-V转换模块、A/D转换模块、单片机顺向连接,显示器、按键分别与单片机相连,外接电容传感器与C-V转换模块相连,C-V转换模块接至A/D转换模块,A/D转换模块接至单片机。
2.如权利要求1所述的基于电容法的成品油含水率检测仪,其特征是:机壳上的按键包括菜单按键、复位按键和开关按键。
3.如权利要求1所述的基于电容法的成品油含水率检测仪,其特征是:外接电容传感器通过机壳上的传感器插槽与仪器相连接,信号发生模块为外接电容传感器提供检测电场。
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