基于電容法的成品油含水率檢測儀的制作方法
【專利摘要】基于電容法的成品油含水率檢測儀。依據(jù)成品油與水在介電常數(shù)上存在巨大差異這一物理特性，設(shè)計(jì)一種基于電容法的成品油含水率檢測裝置，通過檢測成品油的介電常數(shù)，根據(jù)成品油含水率是成品油介電常數(shù)的函數(shù)，從而獲取成品油的含水率。系統(tǒng)采用電容傳感器，實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)的測量。它利用C-V轉(zhuǎn)換模塊對電容傳感器輸出的電容信號進(jìn)行適當(dāng)調(diào)理同時輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用單片機(jī)完成數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、存儲、顯示、報警等功能。通過研究這種簡便的儀器可以高效便利的檢測成品油含水率，保障消費(fèi)者權(quán)益及社會生產(chǎn)安全。
【專利說明】基于電容法的成品油含水率檢測儀
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種指示成品油含水率的檢測裝置，是能識別成品油與水的檢測儀器。

【背景技術(shù)】
[0002]成品油由原油生產(chǎn)加工而成，包括汽油、煤油、柴油及其他符合國家產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。目前，成品油燃料作為主要的能源為社會生產(chǎn)提供動力。隨著能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，能源價格居高不下，一些缺失商業(yè)道德的加油站銷售摻水成品油以牟取暴利。成品油中含有過量水分將會降低其發(fā)熱量。在低溫情況下，成品油燃料中的水會結(jié)冰，堵塞燃料導(dǎo)管和濾清器，妨礙發(fā)動機(jī)燃料系統(tǒng)的燃料供給等。顯然，成品油中多余的水分將會對工業(yè)安全生產(chǎn)造成威脅。油的足跡遍布社會，這樣的危害不止直接損害消費(fèi)者的利益，也將會給社會帶來更多的二次危害或潛在危險。
[0003]近來，銷售摻水成品油的卑劣行徑受到網(wǎng)絡(luò)、報刊等新聞媒體的廣泛關(guān)注，關(guān)于成品油摻水事件的報道也是層出不窮，這種行為屢禁不止的背后有監(jiān)督制度的漏洞也有成品油含水率檢測技術(shù)落后的因素。目前，大多成品油含水率檢測儀都是針對大型油田的原油含水率檢測，檢測設(shè)備價格昂貴且均為大型設(shè)備，不適用于日常生活中成品油市場中成品油含水率的檢測。因此研制便攜式可適用于成品油市場的快速成品油含水率檢測儀有著十分重要的作用和意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:解決現(xiàn)有檢測設(shè)備在實(shí)用性、適應(yīng)性、準(zhǔn)確性等方面的缺陷。本實(shí)用新型提供一種成品油含水率檢測儀，該成品油含水率檢測儀不僅能鑒別成品油中是否摻水，而且能顯示其中水分的含量，同時具有便攜，易操作等特征。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于電容法的成品油含水率檢測儀，包括機(jī)殼，機(jī)殼上分布有顯示器、按鍵、通信接口以及傳感器插槽，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有由信號發(fā)生模塊、C-V轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、存儲模塊構(gòu)成的檢測電路板，以及報警模塊、顯示模塊，其中，C-V轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)順向連接，顯示器、按鍵分別與單片機(jī)相連，外接電容傳感器通過機(jī)殼上的傳感器插槽與C-V轉(zhuǎn)換模塊相連，C-V轉(zhuǎn)換模塊接至A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊接至單片機(jī)。機(jī)殼上的按鍵包括菜單按鍵、復(fù)位按鍵和開關(guān)按鍵。檢測儀采用平行電容極板作為外接傳感器的測試電極，電容極板表面設(shè)有絕緣層，可有效防止電極短路，擴(kuò)大含水率檢測范圍。電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連。檢測電路板能根據(jù)電容極板引線柱輸出的信號計(jì)算出汽油的含水率，同時顯示計(jì)算結(jié)果并具備報警功能。顯示器采用液晶顯示屏，可靈活拆卸安裝。
[0006]信號發(fā)生模塊產(chǎn)生矩形波信號，在電容傳感器內(nèi)外極之間形成檢測電場。電容傳感器探入被測油樣時，油樣介電常數(shù)變化引起電容值變化，利用C-V轉(zhuǎn)換模塊將電容值轉(zhuǎn)換成電壓并輸入到A/D模塊中，A/D轉(zhuǎn)換模塊將電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號同時輸入單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算獲得測試結(jié)果并存儲，同時與設(shè)定值對比判定是否發(fā)出報警，最后將測試結(jié)果送液晶顯示器顯示。電源模塊分別對系統(tǒng)中信號模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)等模塊進(jìn)行供電。
[0007]本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008]1、所述機(jī)殼上設(shè)置有通信接口，通信接口與單片機(jī)系統(tǒng)相連接，方便外部設(shè)備獲取儀器的歷史測試數(shù)據(jù)，更新系統(tǒng)參數(shù)等；
[0009]2、機(jī)殼上的傳感器插槽按防水要求設(shè)計(jì)，增強(qiáng)儀器環(huán)境適應(yīng)能力，而且插槽結(jié)構(gòu)使得外接電容傳感器易于拆卸，更換方便；
[0010]3、設(shè)置的電源指示燈能指示電源的通斷。接通時指示燈亮，斷開時指示燈熄滅，同時當(dāng)電池電量低于儀器工作電壓時，指示燈閃爍；
[0011]4、檢測裝置以單片機(jī)為核心結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，不需要特別的元器件，價格適宜，操作過程較為簡單，體積小方便攜帶，適合成品油市場使用。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，檢測成品油中是否摻水的同時顯示其水分含量，并具備越限報警功能，測試儀靈敏度高、實(shí)用性強(qiáng)、成效顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件框圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型的單片機(jī)程序流程圖；

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0018]本實(shí)用新型從結(jié)構(gòu)上講，分為軟件和硬件兩部分。如圖1、圖2所示，硬件部分包括機(jī)殼1、顯示器5、按鍵、通信接口 8、電源指示燈3、傳感器插槽4、信號發(fā)生電路、C-V轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路、存儲電路以及報警電路和顯示器電路等。軟件部分為單片機(jī)系統(tǒng)軟件，單片機(jī)系統(tǒng)軟件采用C語言自下而上模塊化編寫，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、存儲以及檢測結(jié)果的分析顯示。
[0019]通信接口 8用于外部設(shè)備與檢測儀之間的數(shù)據(jù)交換，主要包括測試歷史數(shù)據(jù)的提取及單片機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置更新等。
[0020]外接電容傳感器通過傳感器插槽4接入儀器內(nèi)部，電容傳感器輸出電容信號經(jīng)傳感器插槽4與C-V轉(zhuǎn)換模塊連接，實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)耐瑫r將電容信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。不用時外接電容傳感器可整體拆下使儀器攜帶方便。
[0021]機(jī)殼I上的按鍵包括菜單按鍵6、復(fù)位按鍵7、開關(guān)按鍵2。菜單按鍵3起選擇作用，用于選擇檢測儀中單片機(jī)系統(tǒng)屬性參數(shù)以及測量模式等。復(fù)位鍵7可快速初始化儀器，方便儀器參數(shù)調(diào)試。開關(guān)按鍵2按下時，電源指示燈3亮，儀器開始工作。
[0022]如圖3所示，單片機(jī)上電初始化后，檢查是否復(fù)位，然后對輸入信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，接著由單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行分析計(jì)算獲得測試結(jié)果，并與設(shè)定值進(jìn)行對比根據(jù)對比結(jié)果判定是否發(fā)出報警信號，同時將測試結(jié)果送顯示器顯示。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理是:基于電容法的成品油含水率檢測儀利用油水介電常數(shù)差異的物理特性，采用電容傳感器，將介電常數(shù)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜档淖兓@個電容值與傳感器電極間混合介質(zhì)的等效介電常數(shù)有關(guān)。常溫下，原油的介電常數(shù)介于2?4之間，而水的介電常數(shù)為80左右。當(dāng)含水率不同的流體流過電容的兩電極時，電極間介質(zhì)的介電常數(shù)就會發(fā)生變化，導(dǎo)致電容值發(fā)生變化，且含水率越高，電容值變化越大，通過C-V轉(zhuǎn)換電路將電容值的微小變化轉(zhuǎn)換成電壓信號，由于成品油含水率是成品油介電常數(shù)的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了成品油含水率的檢測。
[0024]本實(shí)用新型的工作過程是:外接電容傳感器將待測量轉(zhuǎn)化為電容信號輸出，利用C-V轉(zhuǎn)換電路對該電容信號做適當(dāng)調(diào)理同時輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，通過以A/D芯片為核心搭建的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行分析計(jì)算獲取測試結(jié)果并存儲，同時單片機(jī)依據(jù)數(shù)據(jù)特征判定是否發(fā)出報警信號，最后輸出控制信號使顯示器顯示測試結(jié)果，系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。
【權(quán)利要求】
1.本實(shí)用新型是基于電容法的成品油含水率檢測儀，其包括機(jī)殼，機(jī)殼上分布有顯示器、按鍵、通信接口以及傳感器插槽，其特征是:機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有信號發(fā)生模塊、C-V轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、存儲模塊、報警模塊、顯示模塊，其中，C-V轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)順向連接，顯示器、按鍵分別與單片機(jī)相連，外接電容傳感器與C-V轉(zhuǎn)換模塊相連，C-V轉(zhuǎn)換模塊接至A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊接至單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電容法的成品油含水率檢測儀，其特征是:機(jī)殼上的按鍵包括菜單按鍵、復(fù)位按鍵和開關(guān)按鍵。
3.如權(quán)利要求1所述的基于電容法的成品油含水率檢測儀，其特征是:外接電容傳感器通過機(jī)殼上的傳感器插槽與儀器相連接，信號發(fā)生模塊為外接電容傳感器提供檢測電場。
【文檔編號】G01N27/22GK203929701SQ201420241876
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】謝小輝, 葛亮, 鄭艷平, 胡澤, 諶海云, 張禾, 高鳳水, 賴欣, 王清, 王證印, 楊豪 申請人:西南石油大學(xué)