专利名称：电导电极流动交混测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体浓度测量装置，具体涉及一种电导电极流动交混测量系统。
背景技术：
流动交混测量需要对流体中不同成分进行区分和精确的比例测量， 一般 情况下均采用化学示踪剂法，利用电导电极测量化学示踪剂的浓度换算为流场交混因子。当温度一定时，电介质溶液中电极间的电阻R (Q)与电极间 的距离L (cm)成正比，与电极的面积A (cm2)成反比，即R=pL/A，式中 p为电导率，单位为Ocm，式中其它两个量L和A在电极制作完成后就可以 确定下来，这样每个电极就可以测量一定温度下的流体浓度变化，从而进一 步计算出流场交混因子。目前测量浓度的设备均为仪器级的单个电导电极(例如电导率仪)，如 果全部采用类似设备进行流动交混测量，不仅经济成本过高，而且标准电极 不便于在流场内安装，也不能满足流动交混测量的快速、连续要求。另外， 在测量过程中，温度变化也会对流场中电解质的浓度有影响，影响测量结果。 发明内容本发明的目的在于提供一种可以连续、快速得到流场中各测量点的准确 变化，电导电极便于安装，可有效排除温度变化对流场中电解质浓度影响的 电导电极流动交混测量系统。本发明所述的电导电极流动交混测量系统，它包括多个电导电极、多个 温度探头以及一个数据采集系统；该系统还包括一个与多个电导电极、多个 温度探头以及数据采集系统分别相连的测量变送系统；所述的测量变送系统 包括与电导电极数量一致的鬼导电极测量通道和与温度探头数量一致的温 度测量通道；所述的每一个电导电极测量通道包括振荡器、信号放大电路、 检波电路及信号隔离电路，振荡器对电导电极激励供电并消除电极极化，信 号放大电路接收并放大电导电极发出的电压信号，检波电路对信号放大电路 输出的信号进行过滤并消除高频干扰信号；信号隔离电路将由检波电路输入 的电压信号输出到数据采集系统并预防外界电磁干扰；所述的每一个温度测
量通道包括恒流电路、信号放大电路、信号隔离电路，恒流源电路对温度探 头激励供电，信号放大电路接收并放大温度探头发出的电压信号，信号隔离 电路将由信号放大电路输入的电压信号输出到数据采集系统并预防外界电 磁干扰。如上所述的一种电导电极流动交混测量系统，所述的每一个电导电极测 量通道均与两个供电电源模块相连， 一个电源模块给振荡器、信号放大电路、 检波电路以及信号隔离电路输入端供电，另一个电源模块给信号隔离电路输 出端供电；如上所述的一种电导电极流动交混测量系统，所述的每一个温度测量通 道均与两个供电电源模块相连， 一个电源模块给恒流源电路、信号放大电路、 信号隔离电路中输入端供电，另一个电源模块给信号隔离电路中输出端供 电。如上所述的一种电导电极流动交混测量系统，所述的电导电极包括两个 平行地嵌在玻璃保护套内、分别与电极导线相连的铂金片，玻璃保护套与塑 料基座固定连接，在塑料基座上设有螺栓孔。如上所述的一种电导电极流动交混测量系统，所述的电极导线为聚四氟 乙烯绝缘层铜镀银11/0.2导线。如上所述的一种电导电极流动交混测量系统，所采用的温度探头为Pt100热敏电阻。本发明的效果在于本发明所述的电导电极流动交混测量系统，包括一 个测量变送系统，其各个测量通道为模块化，便于更换和扩展；各测量通道不含A/D转换器和D/A转换器，输出信号随被测溶液连续实时变化，数据的处理、计算由后端高速数据采集系统来完成，各测量通道可靠性、数据的 实时性大为提高。通过与电导电极对应连接的电导电极测量通道实现对流场 中电解质浓度的快速、连续测量，并将测量结果实时传送给数据采集系统。 测量变送系统中还包括温度探头及与其相连的温度测量通道，用于对测量结 果的温度补偿。本发明中电导电极结构简单，便于安装使用，适合在流场的狭窄空间内密集安装，电极常数稳定性、 一致性良好，电极常数保持在0.5 ±10%范围内，电极测量精度0.1%。采用的电极导线为电极专用聚四氟乙烯 绝缘层铜镀银11/0.2导线，提高电极导线在水中的绝缘性，电极导线绝缘达
到20M Q 。
图l为一种电导电极流动交混测量系统结构示意图；图2为一种电导电极结构示意图；图3为一种电导电极测量通道结构示意图；图4为一种温度测量通道结构示意图；图中1.铂金片；2.玻璃保护套；3.塑料基座；4.螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的电导电极流动交混测量系统作进一步说明。如图1所示，本发明所述的电导电极流动交混测量系统，它包括多个电 导电极，多个温度探头， 一个数据采集系统， 一个与多个电导电极、多个温 度探头以及数据采集系统分别相连的测量变送系统。该测量变送系统包括与 电导电极数量一致的电导电极测量通道和与温度探头数量一致的温度测量通道。如图2所示，电导电极包括两个平行地嵌在玻璃保护套2内、分别与电 极导线焊接相连的铂金片1，玻璃保护套2与塑料基座3粘接固定，在塑料 基座3上设有螺栓孔4。电极导线为聚四氟乙烯绝缘层铜镀银11/0.2导线。 采用的铂金片表面经过表面光洁度处理和抗氧化处理。玻璃保护套2用于支 撑保护铂金片1;电导电极通过在螺栓穿过在塑料基座3上设有螺栓孔4安 装固定在流场内。如图3所示，每一个电导电极测量通道包括振荡器、信号放大电路、检 波电路及信号隔离电路，振荡器对电导电极激励供电并消除电极极化，信号 放大电路接收并放大电导电极发出的电压信号，检波电路对信号放大电路输 出的信号进行过滤并消除高频干扰信号；信号隔离电路将由检波电路输入的 电压信号输出到数据采集系统并预防外界电磁干扰，信号隔离电路输出给数 据采集系统的电压信号为0~5V。每一个电导电极测量通道均与两个供电电 源模块相连， 一个电源模块给振荡器、信号放大电路、检波电路以及信号隔 离电路输入端供电，另一个电源模块给信号隔离电路输出端供电。如图4所示，每一个温度测量通道包括恒流电路、信号放大电路、信号
隔离电路，恒流源电路对温度探头激励供电，信号放大电路接收并放大温度 探头发出的电压信号，信号隔离电路将由信号放大电路输入的电压信号输出 到数据采集系统并预防外界电磁干扰，信号隔离电路输出给数据采集系统的 电压信号为0—5V。每一个温度测量通道均与两个供电电源模块相连， 一个 电源模块给恒流源电路、信号放大电路、信号隔离电路中输入端供电，另一 个电源模块给信号隔离电路中输出端供电。采用的温度探头为PtlOO热敏电 阻，热敏电阻的阻值随温度的变化而变化。测量变送系统各个测量通道均采用纯模拟电桥电路，均由单独电源供 电，以防止相互之间干扰。在流动交混测量试验中，采用的电导电极的数量及安装、温度探头的数 量及安装根据待测流场的具体情况(如尺寸、形状等)以及测量要求确定。例如，在直径为l米的圆柱形流体通道内，在圆平面上均匀布置安装120个 电导电极，在流场内延流体流动方向间隔布置10个温度探头。在试验开始前，先在制备好的校准溶液中对电导电极进行常数标定，然后把标定好的电 极常数输入到数据采集系统中作为计算依据。再将标定好的电导电极采用螺 栓紧固到流场中，电导电极的安装需要能够经受住流场中流体的冲刷，电极 导线安装位置应该在电导电极下游，避免影响电导电极的测量。进行流动交混测量试验时，在流道中注入KC1溶液示踪剂，当示踪剂进入流场后，介质 电导率发生变化，电导电极的电导率信号经过电导电极测量通道转化为0 5V电压信号后输入至数据采集系统，数据采集系统测量磁电压信号，再用 预存的电导电极常数计算出电导率值。温度探头产生的与温度有关的电压信 号经过温度测量通道转化为0 5V电压信号输入至数据采集系统，数据采集 系统计算出测量点的温度值。最后数据采集系统对计算所得的电导率，经过 计算所得的温度值进行温度补偿，得到较精确的溶液浓度值。在得到个测量 点的溶液浓度值后，与注入示踪剂前的流场本底浓度比较，得到个测量点的 浓度变化值，再通过质量守恒方程，得出每个测量点的介质来自流道的份额， 进而得到流场的流动交混因子。
权利要求
1. 一种电导电极流动交混测量系统，它包括多个电导电极、多个温度探头以及一个数据采集系统，其特征在于该系统还包括一个与多个电导电极、多个温度探头以及数据采集系统分别相连的测量变送系统；所述的测量变送系统包括与电导电极数量一致的电导电极测量通道和与温度探头数量一致的温度测量通道；所述的每一个电导电极测量通道包括振荡器、信号放大电路、检波电路及信号隔离电路，振荡器对电导电极激励供电并消除电极极化，信号放大电路接收并放大电导电极发出的电压信号，检波电路对信号放大电路输出的信号进行过滤并消除高频干扰信号；信号隔离电路将由检波电路输入的电压信号输出到数据采集系统并预防外界电磁干扰；所述的每一个温度测量通道包括恒流电路、信号放大电路、信号隔离电路，恒流源电路对温度探头激励供电，信号放大电路接收并放大温度探头发出的电压信号，信号隔离电路将由信号放大电路输入的电压信号输出到数据采集系统并预防外界电磁干扰。
2. 根据权利要求1所述的一种电导电极流动交混测量系统，其特征在 于所述的每一个电导电极测量通道均与两个供电电源模块相连， 一个电源 模块给振荡器、信号放大电路、检波电路以及信号隔离电路输入端供电，另 一个电源模块给信号隔离电路输出端供电。
3. 根据权利要求1所述的一种电导电极流动交混测量系统，其特征在 于所述的每一个温度测量通道均与两个供电电源模块相连， 一个电源模块 给恒流源电路、信号放大电路、信号隔离电路中输入端供电，另一个电源模 块给信号隔离电路中输出端供电。
4.根据权利要求l所述的一种电导电极流动交混测量系统，其特征在 于所述的电导电极包括两个平行地嵌在玻璃保护套(2)内、分别与电极 导线相连的铂金片(1)，玻璃保护套(2)与塑料基座(3)固定连接，在塑 料基座(3)上设有螺栓孔(4)。
5. 根据权利要求4所述的一种电导电极流动交混测量系统，其特征在 于所述的电极导线为聚四氟乙烯绝缘层铜镀银11/0.2导线。
6. 根据权利要求1所述的一种电导电极流动交混测量系统，其特征在 于所采用的温度探头为PtlOO热敏电阻。
全文摘要
本发明涉及一种电导电极流动交混测量系统。它包括多个电导电极、多个温度探头以及一个数据采集系统；该系统还包括一个与多个电导电极、多个温度探头以及数据采集系统分别相连的测量变送系统；所述的测量变送系统包括与电导电极数量一致的电导电极测量通道和与温度探头数量一致的温度测量通道。本发明的电导电极流动交混测量系统，可以连续、快速得到流场中各测量点的准确变化，电导电极便于安装，可有效排除温度变化对流场中电解质浓度影响。
文档编号G01N27/06GK101398400SQ20071015205
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者艺 丁, 涛 尹, 杨来生, 盛 王 申请人:中国核动力研究设计院