本實(shí)用新型涉及油品水含量檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，油品含水量的檢測(cè)技術(shù)也同大多工業(yè)技術(shù)一樣，向著自動(dòng)化程度更高、精確度更高、速度更快的方向發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提供了更為可靠的保證。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)油品含水量更加準(zhǔn)確、快速的測(cè)量，也必須采用自動(dòng)化的測(cè)量方法。

對(duì)于油品水含量的測(cè)量，有很多種方法。JDY系列油品含水含氣在線分析儀是河北冀東石油機(jī)械有限責(zé)任公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品是利用測(cè)量γ射線穿過(guò)原油前后強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)量含水量和含氣量的，具有技術(shù)較先進(jìn)、測(cè)量精度較高、性能較穩(wěn)定可靠且非接觸自動(dòng)在線測(cè)量等特點(diǎn)，但是γ射線產(chǎn)生的輻射較強(qiáng)對(duì)人體有很大的危害，儀器價(jià)格較高不適合大范圍推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種安全、有效的油品水含量檢測(cè)裝置。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種油品水含量的檢測(cè)裝置，包括電容型水含量檢測(cè)傳感器、C-V轉(zhuǎn)換電路、電壓比較器、主控制器、接口按鍵模塊和數(shù)字顯示模塊；電容型水含量檢測(cè)傳感器通過(guò)C-V轉(zhuǎn)換電路與主控制器、電壓比較器相連；數(shù)字顯示模塊、電壓比較器、接口按鍵模塊分別與主控制器相連。

其中，電容型水含量檢測(cè)傳感器由上至下依次包括環(huán)氧樹(shù)脂層、電極層、基板、屏蔽信號(hào)極、絕緣層；電極層包括左右兩端的接地電極組和中間的激勵(lì)電極組；接地電極組和激勵(lì)電極組中的電極相互交叉設(shè)置，形成對(duì)狀梳齒結(jié)構(gòu)；激勵(lì)電極組接電源正極，接地電極組接地。

激勵(lì)電極組呈梳齒狀結(jié)構(gòu)，且電極分布為兩排，兩排電極相互間隔設(shè)置；接地電極組呈梳齒狀結(jié)構(gòu)，且各電極與相鄰一排激勵(lì)電極組中的電極間隔設(shè)置。

C-V轉(zhuǎn)換電路采用完整轉(zhuǎn)換接口集成電路CAV424；所述電壓比較器采用集成電路LM339；主控制器采用MSP430F149單片機(jī)；數(shù)字顯示模塊采用LCD12864液晶顯示屏。

接口按鍵模塊包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，以及第一按鍵S1、第二按鍵S2、第三按鍵S3和第四按鍵S4；第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6的一端均與所述主控制器相連，并分別通過(guò)第一按鍵S1、第二按鍵S2、第三按鍵S3和第四按鍵S4接地；第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6的另一端均與3.3V電壓相連。

本實(shí)用新型檢測(cè)裝置還包括報(bào)警裝置；報(bào)警裝置與主控制器相連；報(bào)警裝置采用單片語(yǔ)音錄放集成電路ISD1420。

上述檢測(cè)裝置還包括無(wú)線模塊和終端設(shè)備；主控制器通過(guò)無(wú)線模塊與終端設(shè)備相連；無(wú)線模塊采用TC35i芯片；終端設(shè)備為手機(jī)和/或電腦。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)采用電容型水含量檢測(cè)傳感器來(lái)敏感接收水含量信號(hào)的變化，利用C-V轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)信號(hào)幅度大于電壓比較器設(shè)定的閾值電壓，主控制器開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；當(dāng)C-V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換得到的電壓小于閾值電壓，A/D轉(zhuǎn)換不啟動(dòng)；通過(guò)接口按鍵模塊來(lái)設(shè)置預(yù)警的水含量信號(hào)幅值，當(dāng)檢測(cè)到幅值大于按鍵設(shè)定值，開(kāi)始通過(guò)無(wú)線模塊向終端設(shè)備發(fā)送報(bào)警信息并啟動(dòng)報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。本實(shí)用新型提供的油品水含量檢測(cè)裝置采用了C-V轉(zhuǎn)換電路和電壓比較器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，減少了主控制器的采集任務(wù)和功耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可應(yīng)用于無(wú)法直接連線的油品水含量檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)可靠測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型電容型油品水含量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為圖1中電容型水含量檢測(cè)傳感器的電極結(jié)構(gòu)圖；

圖3為圖1中電容型水含量檢測(cè)傳感器的截面示意圖；

圖4為圖1中電容型水含量檢測(cè)傳感器電極電場(chǎng)線分布圖；

圖5為圖1中C-V轉(zhuǎn)換電路的電路圖；

圖6為圖1中接口按鍵模塊的電路圖。

圖中，1-激勵(lì)電極組，2-接地電極組，3-環(huán)氧樹(shù)脂層，4-電極，5-基板，6-屏蔽信號(hào)極，7-絕緣層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型油品水含量檢測(cè)裝置包括依次相連的電容型水含量檢測(cè)傳感器、C-V轉(zhuǎn)換電路、電壓比較器、主控制器、無(wú)線模塊和終端設(shè)備，以及數(shù)字顯示模塊、報(bào)警模塊和接口按鍵模塊； C-V轉(zhuǎn)換電路的輸出端、接口按鍵模塊的輸出端、電壓比較器的輸出端均與主控制器的輸入端相連；C-V轉(zhuǎn)換電路的輸出端還與電壓比較器輸入端相連；數(shù)字顯示模塊的輸入端以及報(bào)警模塊的輸入端分別與主控制器的輸出端相連。

作為優(yōu)選，電壓比較器可采用LM339集成電路模塊，模塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。

作為優(yōu)選，主控制器可采用MSP430F149單片機(jī)，其自帶的AD轉(zhuǎn)換模塊ADC12模塊具有12位轉(zhuǎn)換精度，1位非線性微分誤差，1位非線性積分誤差，而且內(nèi)置采樣與保持電路，轉(zhuǎn)換內(nèi)核可以關(guān)斷，可節(jié)省系統(tǒng)能耗。

作為優(yōu)選，數(shù)字顯示模塊采用LCD12864液晶顯示屏，報(bào)警模塊采用單片語(yǔ)音錄放集成電路ISD1420，無(wú)線模塊采用TC35i芯片，終端設(shè)備為手機(jī)和/或電腦，均采用易實(shí)現(xiàn)的硬件，確保系統(tǒng)成本低和測(cè)量可靠性。

如圖2所示，所述電容型油品水含量檢測(cè)傳感器采用對(duì)狀梳齒結(jié)構(gòu)，電容型油品水含量檢測(cè)傳感器由二個(gè)相互交叉的電極組組成，中間梳齒電極組為激勵(lì)電極組1（包括背向且相互間隔設(shè)置的兩排電極，激勵(lì)電極組相連接電源正極），兩邊的接地電極組2（每組接地電極組均包括一排相連且與對(duì)應(yīng)一排激勵(lì)電極組電極相互交叉設(shè)置的電極，呈梳齒狀）接地。

如圖3所示，電容型油品水含量檢測(cè)傳感器的截面結(jié)構(gòu)從上之下依次為環(huán)氧樹(shù)脂層3，電極層4，基板5，屏蔽信號(hào)極6，絕緣層7。環(huán)氧樹(shù)脂層3和底層絕緣層7以及基板5的材料為FR-4。電極層4包括上述的三組梳齒狀電極組，該梳齒狀電極組的電極和屏蔽信號(hào)極材料均為覆銅片。

圖2中的黑色色塊是帶有阻焊層的覆銅，是寬電極，阻焊層絕緣，在覆銅上，對(duì)應(yīng)為圖3的環(huán)氧樹(shù)脂層3。圖2中的激勵(lì)電極組1和接地電極組2由很窄的帶有阻焊層的覆銅組成。圖2中左邊，激勵(lì)電極組1連接的左邊寬電極和左端接地電極組2連接的右邊寬電極相互交叉，形成梳齒對(duì)；同樣，右邊也形成梳齒對(duì)，左右梳齒對(duì)可以增加測(cè)量的靈敏度。

如圖4所示，所述電容型油品水含量檢測(cè)傳感器電場(chǎng)線在邊緣電容的作用下呈現(xiàn)上述分布，左邊第一組梳齒對(duì)和右邊的第二組梳齒間距為b，同一組里的上下相鄰兩個(gè)電極之間間隔距離為b/2，每個(gè)電極長(zhǎng)度為a，寬度為c，所有的梳齒尺寸完全相同。

采用本實(shí)用新型對(duì)狀梳齒結(jié)構(gòu)的電容左右兩邊形成了差分結(jié)構(gòu)，可以大大增加檢測(cè)的靈敏度，同時(shí)，所有的梳齒尺寸完全相同，尺寸誤差不會(huì)影響檢測(cè)儀的輸出線性。

本實(shí)用新型對(duì)應(yīng)的檢測(cè)裝置，檢測(cè)電容探頭基于傳統(tǒng)的PCB工藝，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將微電子中密集正負(fù)極對(duì)狀梳齒結(jié)構(gòu)引入PCB版圖設(shè)計(jì)，其多對(duì)正負(fù)極梳齒在正負(fù)極之間形成多對(duì)并聯(lián)電容，使得檢測(cè)電容探頭的測(cè)量范圍大大提高；

檢測(cè)電容探頭充分利用PCB工藝中印制覆銅薄、圖形設(shè)計(jì)可控的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于檢測(cè)電容，探頭設(shè)計(jì)將正對(duì)電場(chǎng)效應(yīng)電容值降至最小，放大邊緣電場(chǎng)效應(yīng)電容并將其作為測(cè)量電容，控制次要電場(chǎng)效應(yīng)大小，擴(kuò)大了主要電場(chǎng)效應(yīng)；

檢測(cè)電容探頭通過(guò)PCB工藝中阻焊絕緣油漆的表面覆蓋，固定了正對(duì)電場(chǎng)效應(yīng)電容的內(nèi)部介質(zhì)，而使得邊緣電場(chǎng)效應(yīng)電容會(huì)隨著探頭表面覆蓋介質(zhì)的不同而改變，從而達(dá)到高檢測(cè)靈敏度的要求。

檢測(cè)電容探頭的印制覆銅附著于厚度為1.6mm的FR-4環(huán)氧樹(shù)脂層，F(xiàn)R-4環(huán)氧樹(shù)脂層具有極高的介電常數(shù)，可以將探頭正面與背面的電場(chǎng)線進(jìn)行隔離，起到了控制外界干擾因素的作用。

如圖5所示， C-V轉(zhuǎn)換電路采用一種多用途的處理各種電容式傳感器信號(hào)的完整轉(zhuǎn)換接口集成電路CAV424，內(nèi)部由參考電流源，溫度傳感器，參考振蕩器，積分器Ⅰ，積分器Ⅱ以及信號(hào)處理電路組成。其中參考電流源通過(guò)引腳1接電阻ROSC，通過(guò)引腳2接電阻RCX1，通過(guò)引腳3連接電阻RCX2并通過(guò)引腳6接參考電壓VM，A2的負(fù)極連接到引腳4，A2的輸出端與引腳5相連接，溫度傳感器與引腳7連接，引腳10接地，引腳11接電源正極，參考振蕩器的輸入端通過(guò)引腳12與外部電容COSC相連，參考振蕩器的輸出端與積分器Ⅰ相連，積分器Ⅰ的輸入端通過(guò)引腳16與外部電容CR相連，積分器Ⅱ通過(guò)引腳14與外部電容CM相連，積分器Ⅰ、積分器Ⅱ的輸出端與信號(hào)處理電路的輸入端相連，電阻R1的輸出端與引腳15相連，電阻R2的輸出端與引腳13相連。

如圖6所示，接口按鍵模塊用于對(duì)報(bào)警的油品水含量幅度進(jìn)行設(shè)置，包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，以及第一按鍵S1、第二按鍵S2、第三按鍵S3和第四按鍵S4；所述第三電阻R3的一端、第四電阻R4的一端、第五電阻R5的一端和第六電阻R6的一端均與主控制器相連，并分別通過(guò)第一按鍵S1、第二按鍵S2、第三按鍵S3和第四按鍵S4接地；第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的另一端和第六電阻R6的另一端均與3.3V電壓相連。如圖6所示，按鍵S1、S2、S3、S4的引腳一端依次連接在主控制器是單片機(jī)MSP430F149的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的四個(gè)I/O口上。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何的簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。