专利名称：一种电导探针持液率测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种持液率测量装置，特别是关于一种用于指示两相流管道中气液比例的电导探针持液率测量仪。
背景技术：
目前，已经局部范围使用的探针法持液率测量设备主要由信号发生器、含有探针管段、信号处理电路然后接数据采集卡工作。所有文献中所提到的信号发生器部分都采用市面上可买到的现成函数发生器，价格高，尺寸大，负载能力低，往往必须降低工作频率以增大探针的阻抗大小，降低负载。而水的导电特性决定了频率降低之后，容抗分量增加，此时强行将其视为纯电阻将增加持液率的测量误差。而且现在使用的信号处理电路部分也均采用了传统桥式二极管整流、滤波等过程，得到直流信号以供数据采集卡采集。但是，传统的处理方法对于信号源频率要求比较严格，频率的改变和不稳定会影响已调试好的整流电路，对信号源及线路的抗干扰能力比较差，并且输出直流信号并不稳定，波纹扰动较大。另外，过低的频率与多相流的变化频率相差过近，配上抗干扰较差的信号处理电路，应用传统的滤波方式很难兼顾稳定的输出和快速的响应速度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量精度较高，能兼顾输出信号稳定性和动态响应速度，结构简单的电导探针持液率测量仪。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种电导探针持液率测量仪，其特征在于它包括一信号发生器、一探针和一信号处理器，所述信号发生器内含有一信号发生集成器和一音频功率放大器；所述信号处理器内含有一高速运算放大器和一交流电压转直流有效值转换器；所述信号发生器中的信号发生集成电路输出高频正弦波信号，该正弦波信号经所述音频功率放大器将其功率放大后，为所述探针提供高频信号；所述信号处理器串联在由所述信号发生器和探针组成的回路中，所述探针将探测到的各种持液率下的高频交流电流信号传输至所述信号处理器内，经所述高速运算放大器将交流电流信号正比例转化为交流电压信号，再经所述交流电压转直流有效值转换器将交流电压信号转化成与其有效值大小相同的直流电压信号后，传输至数据采集卡进行采集分析。所述信号发生器中的信号发生集成器采用型号为ICL8038的信号发生集成器；所述音频功率放大器采用型号为SSM2211的音频功率放大器。所述信号处理器中的高速运算放大器采用型号为CA3140的高速运算放大器；所述交流电压转直流有效值转换器采用型号为AD536的交流电压转直流有效值转换器。所述探针采用导电介质不锈钢丝作为探针。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于信号发生器采用由信号发生集成器和音频功率放大器组成，其输出的高频正弦波信号经音频功率放大器放大后，不仅提高了信号发生器的负载能力，同时，增大了信号发生器的输出频率，因此，更大抑制了探针容抗成分的干扰，提高了持液率的测量稳定的精度，从而探针可以工作在更高的频率下。2、本发明由于信号发生器负载能力更强，因此，可以工作在更高的信号频率下， 更好的抑制探针中的容抗成分，具有更强的抗干扰能力，更好的兼顾了输出直流信号的稳定性和动态响应速度。3、本发明由于采用信号处理器由高速运算放大器和交流电压转直流有效值转换器组成，简化了信号处理器电路的同时，也大大增强了对不同频率的适用性，在无需改动任何电路的情况下，做到能对不同频率信号进行处理，以处理不同频率状况下的各种类型的电导探针。4、本发明由于采用由信号发生器、信号处理器和探针组成测量仪，实现对两相流管道中气液比例进行测量，其结构简单，大大简化了信号源和信号处理电路，缩小了电路的体积，使探针持液率测量设备可以小型化。5、本发明由于采用型号为AD536的交流电压转直流有效值转换器对输出交流电压信号进行处理，因此可以将更加理想的直流电压信号提供给数字采集卡进行采集。本发明可以广泛应用于两相流管道中气液比例测量应用中。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括一信号发生器1、一探针2和一信号处理器3，其中，信号发生器1内含有一信号发生集成器4和一音频功率放大器5 ；信号处理器3内含有一高速运算放大器6和一 RMS-DC (交流电压转直流有效值)转换器7。信号发生器1中的信号发生集成电路4输出高频正弦波信号，该正弦波信号经音频功率放大器5将其功率放大后，作为信号发生器1的输出信号源，为探针2提供高频信号。这样，经音频功率放大器5放大后的正弦波信号不仅能提高信号发生器1的负载能力， 而且增大了信号发生器1的输出频率。信号处理器3串联在由信号发生器1和探针2组成的回路中，探针2将探测到的各种持液率下的高频交流电流信号传输至信号处理器3内，经高速运算放大器6将交流电流信号正比例转化为交流电压信号，再经RMS-DC转换器7将交流电压信号转化成与其有效值大小相同的直流电压信号，并将更加理想的直流电压信号传输至现有技术中的数据采集卡进行采集分析。上述实施例中，信号发生器1中的信号发生集成器4可以采用型号为ICL8038的信号发生集成器；音频功率放大器5可以采用型号为SSM2211的音频功率放大器。上述各实施例中，信号处理器3中的高速运算放大器6可以采用型号为CA3140的高速运算放大器；RMS-DC转换器7可以采用型号为AD536的RMS-DC转换器。上述各实施例中，探针2采用导电介质不锈钢丝作为探针，在高频交流信号下，探针2的容抗分量基本可以忽略不计，可将探针2近似成纯电阻，探针2的电阻随持液率的增加而减小，交流电流的有效值则随着增大。上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种电导探针持液率测量仪，其特征在于它包括一信号发生器、一探针和一信号处理器，所述信号发生器内含有一信号发生集成器和一音频功率放大器；所述信号处理器内含有一高速运算放大器和一交流电压转直流有效值转换器；所述信号发生器中的信号发生集成电路输出高频正弦波信号，该正弦波信号经所述音频功率放大器将其功率放大后，为所述探针提供高频信号；所述信号处理器串联在由所述信号发生器和探针组成的回路中，所述探针将探测到的各种持液率下的高频交流电流信号传输至所述信号处理器内，经所述高速运算放大器将交流电流信号正比例转化为交流电压信号，再经所述交流电压转直流有效值转换器将交流电压信号转化成与其有效值大小相同的直流电压信号后，传输至数据采集卡进行采集分析。
2.如权利要求1所述的一种电导探针持液率测量仪，其特征在于所述信号发生器中的信号发生集成器采用型号为ICL8038的信号发生集成器；所述音频功率放大器采用型号为SSM2211的音频功率放大器。
3.如权利要求1所述的一种电导探针持液率测量仪，其特征在于所述信号处理器中的高速运算放大器采用型号为CA3140的高速运算放大器；所述交流电压转直流有效值转换器采用型号为AD536的交流电压转直流有效值转换器。
4.如权利要求2所述的一种电导探针持液率测量仪，其特征在于所述信号处理器中的高速运算放大器采用型号为CA3140的高速运算放大器；所述交流电压转直流有效值转换器采用型号为AD536的交流电压转直流有效值转换器。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种电导探针持液率测量仪，其特征在于所述探针采用导电介质不锈钢丝作为探针。
全文摘要
本发明涉及一种电导探针持液率测量仪，其特征在于它包括信号发生器、探针和信号处理器；信号发生器中的信号发生集成电路输出高频正弦波信号，经音频功率放大器将其功率放大后为探针提供高频信号；信号处理器串联在由信号发生器和探针组成的回路中，探针将探测到的高频交流电流信号传输至信号处理器内，经信号处理器内的高速运算放大器将交流电流信号正比例转化为交流电压信号，再经信号处理器内的交流电压转直流有效值转换器将交流电压信号转化成与其有效值大小相同的直流电压信号后，传输至数据采集卡进行采集分析。本发明能抑制探针容抗成分的干扰，提高持液率的测量稳定的精度。本发明可以广泛应用于两相流管道中气液比例测量应用中。
文档编号G01N27/02GK102169101SQ20111000673
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者于达, 冯玮, 吴海浩, 周晓红, 姜念琛, 宫敬, 李新仲, 李晓平, 李清平, 王涛, 邓道明 申请人:中国海洋石油总公司, 中国石油大学(北京), 中海石油研究中心