专利名称：多相流体界面检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业检测仪表技术，特别涉及石化工业中油/气、油/水的界面测定。
在石化工业中，油品脱水问题一直未能得到有效解决，其原因在于油/气的界面确定困难。参考文献“WQ Yang，Brant MR and MS 1994A multi-interfance leavel measurement system using a segmentedcapacitance senser for oil separators Meas.Sci.Technol.51177-1180”中给出了具有多个激发电极对一个公共检测的电极的多相流体界面检测系统的结构框图，这种系统存在以下问题(a)、传感器无法实现规范化生产。比如其具有160个激发电极，一个公共检测电极，共需161条连线，电路相当复杂；(b)、容易产生串音现象，导致测量精确度下降。因而这种结构在我国未能得到推广。
本实用新型的目的是提供一种能够实现规范化批量生产、具有较高检测精度的多相流体界面的检测装置。
本实用新型基于电容公式C＝kεs/d设计，当平行板中介质变化时，其介电常数ε也发生变化，故可用C公式来确定多相流体界面。
本实用新型包括信号发生器、由激发电极和检测电极构成的平行板电容传感器、检测电路、电脑，其特征是所述的电容传感器由多个激发电极对多组检测电极分别相向构成，即一个激发电极面对一组检测电极。
激发电极、检测电极各由两片敷铜板背向粘合层叠制成电极板，其中一片为双面敷铜板，其粘合面制有电极引线；电极板的相向面敷铜层通过蚀刻形成导体围框和导体电极。
每块电极板的导体围框及其相背面均接地。
多个激发电极和多组检测电极均依次垂直平行排列嵌装在开有竖直通槽的塑料圆柱体槽内的相对面。
检测电路包括由微控制器控制的多路开关和电容/电压转换电路C/V，一组多路开关控制将信号发生器输出的20Vpp交流信号按顺序逐个加到各激发电极上，并控制其余各激发电极接地；另一组多路开关将检测电极按顺序逐个与C/V电路接通，并控制其余各检测电极接地。
本实用新型提出的多相流体界面检测装置，解决了常规仪器容易受污染，不能精确测定多个界面问题。在电容传感器结构设计上提出了多个激发电极对多组检测电极设计，简化了线路，实现了规范化批量生产。多路开关电路顺序选择一个激发电极及检测电极时其他各电极均接地的设计方案及每块电极都由围框接地屏蔽，消除了串音现象和边界效应，保证了测试精度，可应用于原油处理时油/气、油/水界面的监测，提高了原油处理能力；还可广泛应用于加油站及其他需要实时监测多液位场合。
附图中，
图1为本实用新型电容传感器示意图，图2为图1B向视图，图3为实施例一个单元传感器示意图，图4为图3立体示意图，图5为图3A-A截面图，图6为实施例原理方框图，图7为多路开关原理图，图8为4×4单元传感器接线图，图9为测量电路原理图。
以下结合附图作进一步说明。
参照图1、图2，平行板电容传感器1由相同结构电极板间隔相向设置构成，其中左边电极板用作激发电极CGA，右边电极板用作检测电极CGB，激发电极面积比检测电极大，比如一个激发电极对四个检测电极，则激发电极面积相当于四倍检测电极面积。每块电极板均由一块单面敷铜板和一块双面敷铜板粘合制成，其中双面敷铜板的粘合面的敷铜层刻成电极引线3，单面敷铜板的无铜面为粘合面。该平行板电容传感器1的背向敷铜层均接地，面向敷铜层分别制成中心电极CG和接地围框2。
参照图3～图5，多个由绝缘材料制成的圆柱体4开有竖向通槽6，电容传感器1的激发电板CGA和检测电极CGB分别相向嵌装在通槽6的两侧，每个CGA面对多个CGB。每个单元圆柱体4两端均制有法兰5，用于多个单元上下串连。当单元数足够多时，其伸入流体也足够深，可检测多相流体界面。
参照图6～图8，本实施例的一个单元采用4×4结构，即4个激发电极CGA面对16个检测电极CGB。信号发生器SH产生20Vpp交流信号，经微控制器KZ控制的多路开关DL逐个顺序加到激发电极CGA，同时微控制器KZ也控制多路开关DL逐个顺序将检测电极CGB上的感应信号加到电容/电压转换电路C/V，经控制器KZ送到电脑PC处理显示。举列来说，在T1周期内，DL1控制开关导通，SH信号被加到CGA1，其余的CGA均接地；在T1内，分成T1-1、T1-2、T1-3、T1-4依次接通检测电板CGB1、CGB2、CGB3、CGB4，在任一时间内，只有一个CGB接通C/V，其余均接地，加之每块电极板背面接地、围框接地，从而有效地抑制了串音现象和边界效应，保证了每一深度的检测精度。
图9为测量电路原理。以控制2个电极为例，12MHZ晶振芯片与芯片74L393、74L288、PM7524、LM741(×2)构成峰一峰值为20V的正弦信号发生器；由2块DG201芯片构成多路开关DL，其中第一块DG201的2、6端接收接号SH，3、7、11、15端连接激发电极CGA，第2块DG201的2、6、10、14端连接检测电极CGB；由6块CA3140芯片组成的包括C/V电路的检测电路，将检测信号处理后送数据采集卡ADC。
本实施例的4×4单元结构，其结构简化，经多单元串连后可在较大深度范围内检测多个界面。比如对一个800cm长的传感器，如单个检测电极定为5cm，以已有技术设计，需160个激发电极、一个检测电极，共需161条引线，而本设计只需26条引线即可。
权利要求1.一种多相流体界面检测装置，包括信号发生器(SH)、由激发电极(CGA)和检测电极(CGB)构成的平行板电容传感器(1)、检测电路、电脑(PC)，其特征在于电容传感器(1)由多个激发电极(CGA)对多组检测电极(CGB)分别相向构成，即一个激发电极面对一组检测电极。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于激发电极(CGA)、检测电极(CGB)各由一片单面敷铜板和一片双面敷铜板粘合层叠制成电极板，其中双面敷铜板的粘合面制有电极引线(3)，每块电极板的一面敷铜层蚀刻成导体围框(2)和导电电极，该导体围框(2)及其相背面的敷铜层均接地。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于多个所述激发电极(CGA)和多组检测电极(CGB)均依次垂直平行排列嵌装在开有竖直通槽(6)的绝缘材料圆柱体(4)槽内的相对面。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于圆柱体4两端各制有法兰(5)。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征于检测电路包括由微控制器(KZ)控制的多路开关(DL)和电容/电压转换电路(C/V)，一组多路开关将信号发生器(SH)输出的交流信号按顺序逐个加到各激发电极(CGA)上，并控制其余各激发电极接地，另一组多路开关将检测电极(CGB)按顺序逐个与C/V电路接通，并控制其余各检测电极接地。
专利摘要本实用新型涉及石化工业中油/气、油/水的界面测定装置,包括信号发生器,由激发电极和检测电极构成的平行板电容传感器、检测电路、电脑,其特征是电容传感器由多个激发电板对多组检测电极分别相向构成,并依次垂直平行排列嵌装在开有竖直通槽的绝缘圆柱体槽内的相对面,将多个单元圆柱体串连,可检测具有多相流体的各个界面,可广泛用于需要实时监测多界面流体的场合。
文档编号G01N13/00GK2469436SQ0123870
公开日2002年1月2日 申请日期2001年4月2日 优先权日2001年4月2日
发明者王万年 申请人:王万年