优点。
【附图说明】
[0043] 图1为本实用新型实施例一的微量水分变送器的组成框图；
[0044] 图2为本实用新型实施例一的微量水分变送器的结构示意图；
[0045] 图3为本实用新型实施例一的第一单元的电路结构示意图；
[0046] 图4为本实用新型实施例一的第二单元的电路结构示意图；
[0047] 图5为本实用新型实施例一的模拟输出模块的电路结构示意图；
[0048] 图6为本实用新型实施例一的电源单元的电路结构示意图；
[0049] 图7为本实用新型实施例二的微量水分变送器的结构示意图；
[0050] 图8为本实用新型实施例二的第二单元的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0052] 本实用新型所说的被测流体包含液体和气体。被测的液体可以是油液（如变压器 油、润滑油、液压油等），被测的气体可以是六氟化硫气体等。
[0053] 以下实施例中所说的被测油液指油液，以对油液中微量水分的检测为例说明本实 用新型的微量水分变送器的具体结构及其检测方法。
[0054] 实施例一：
[0055] 如图1所示为本实施例的微量水分变送器的组成框图，本实施例的微量水分变送 器（或者称为油中微量水分变送器，也称为在线阻容式油中微量水分传感变送器）包括：第 一单元300、第二单元200、控制单元100和输出单元400。
[0056] 第一单元300用于伸入当前被测油液中，感应被测油液从而产生与当前被测油液 的温度相关的第一信号，并将第一信号发送至控制单元100 ;第二单元200用于伸入当前被 测油液中，感应被测油液从而产生与当前被测油液的水活性相关的第二信号，并将第二信 号发送至控制单元100 ;控制单元100连接至第一单元和第二单元，用于根据第一信号得到 当前被测油液的温度值，用于根据第二信号得到当前被测油液的水活性值，用于根据水活 性值和温度值计算当前被测油液的微水含量，在具体实施例中，微水含量为水活性值的增 函数，且受温度影响，例如微水含量ppm = aw*f (Ta)，其中，ppm为微水含量，aw为当前被测 流体的水活性值，Ta为当前被测流体的温度值，f (Ta)为Ta的非线性函数；输出单元400用 于输出所需的检测结果信号。
[0057] 如图2所示为本实施例的微量水分变送器的详细的结构示意图，由电阻模块301 和温度调理电路302组成第一单元，电容模块201和振荡电路202组成第二单元，单片机 101为控制单元，数字输出模块401和模拟输出模块402组成输出单元，变送器还包括抗干 扰接地电路600、防浪涌吸收电路700和电源单元，电源单元由24V输入电源501、24V转5V 电源502和24V转15V电源503组成。
[0058] 单片机101检测到第一信号和第二信号后根据标定时存储在单片机101的存 储器中的特征值进行运算，获得被测油液的温度、水活性和微水含量值。单片机可以采 用 STC12C5A60S2 系列（包括 STC12C5A16S2、STC12C5A32S2 等）或者 STC15F2K60S(包括 STC15F2K16S2、STC15F2K32S2 等）系列。
[0059] 温度调理电路302连接至单片机101 ;在检测油液微水含量的过程中，将电阻模 块301浸入待测的油液中，电阻模块301在接触当前油液时产生与当前油液的温度相关的 电阻值，温度调理电路302根据电阻值产生与当前油液的温度相关的电压值Vc (即第一信 号），并将电压值Vc发送至单片机101。
[0060] 电阻模块301为铂电阻（即Pt铂电阻），优选地，采用PT1000铂电阻或者PT1000 铂电阻温度传感器，给PT1000铂电阻上施加一个0. 5mA的恒流源从而获得一个跟随被测油 液温度变化的温度电压信号，经电压放大后（温度调理电路进行电压放大）发送给单片机 IOlo
[0061] 第一单元详细的电路结构示意图如图3所示，其中，铂电阻RT作为电阻模块，用于 接触被测油液，铂电阻RT设置于以运算放大器TLC27L2 (即图中的U2)为控制中心的温度 调理电路的结构中（即在温度调理电路的RTl和RT2两个端点之间设置铂电阻RT，从而使 得温度调理电路和铂电阻RT共同组成第一单元的电路结构）。测量油液温度时，PT_C0N端 由单片机给出一个低电平信号，这时5V电源通过电阻TRO施加到铂电阻RT上，铂电阻RT 的阻值随温度成正比例变化，则RT上的电压随之改变，这样在运算放大器U2的1脚输出一 个电压信号，经二级放大后在运算放大器U2的7脚输出温度电压信号Vc，电压值Vc发送至 控制单元。通过改变电阻TR8、TR9和TRlO可以调整温度电压信号Vc的大小，通过改变电 阻TR4和TR5可以调整温度电压信号Vc随温度的变化速率。
[0062] 为了减小在铂电阻上施加的测试电流的影响，可以通过单片机控制三极管Ql实 现对测试电流的通断控制，仅在测试温度时使测试电流流过铂电阻。
[0063] 温度调理电路302根据电阻模块301的电阻值产生与当前被测油液的温度相关的 电压值的计算式为
[0064] Vc = V min+K*(Rx-Rmin) ⑴其中，Vc为与当前被测油液温度相关的电 压值，Vmin为对应第一单元的温度量程的最低测量温度的相关电压值，K为第一单元的放 大倍数，Rmin为对应Vmin的电阻值，Rx为电阻模块301接触油液时的与当前被测油液的温
[0066] 度相关的电阻值。[0065] 则单片机101根据Vc计算得到当前被测油液的温度值的计算式为
[0067] 共t，ia 力」彐刖攸WH出Vi 攸视U7出丄口、Jia没调各 302 产生的第一电压值，V2为被测油液温度为T2时温度调理电路302产生的第二电压值，Vl和 V2的数值已经预先存储在单片机101中。
[0068] 可以通过调节温度调理电路302,使得测量量程中对应最低温度Tmin的输出温度 电压信号为0,量程中对应的最高温度为Tmax，对应Tmax的温度电压信号为Vmax，则得到 对应的温度电压变化率为K (K = (Tmax-Tmin)/Vmax)，K的单位为°(： /V，当前的温度电压为 Vc，则可以得到计算式（2)的更简洁的表达式即当前油液的温度Ta = K*Vc。
[0069] 在本实用新型的另一种实施例中，单片机101接收到与当前被测油液温度相关的 电压值Vc后，还可以通过查表的方法或者其他计算式得到当前被测油液的温度值Ta。
[0070] 第二单元包括电容模块201和与之相连接的振荡电路202,振荡电路202连接至单 片机101。在检测油液微水含量的过程中，电容模块201伸入当前油液从而产生与当前油液 的水活性相关的电容值，振荡电路202根据电容值产生与当前油液的水活性相关的频率值 fa (即第二信号），并将频率值fa发送至单片机101。
[0071] 电容模块201采用高分子薄膜湿敏电容（也可以采用高分子湿敏电容或者油用 高分子湿敏电容传感器），溶解于油液中的水分子会改变高分子薄膜湿敏电容的介电常数， 随着油液中水活性的增加，高分子薄膜湿敏电容的电容量增加，则振荡电路202输出的频 率变低。
[0072] 振荡电路202可以采用高频振荡电路或者称为水活性振荡电路，可以用到 ⑶40106、NE555和micl555之一，通过测量振荡频率达到间接测量湿敏电容的容值的作用。
[0073] 如图4所示为本实施例第二单元的电路结构示意图，其中，U3为⑶40106,为6斯 密特触发器。湿敏电容传感器HC设置于以CD40106为控制中心的振荡电路的结构中（即 在振荡电路的CD40106的5脚和隔直电容C7之间设置湿敏电容传感器HC，从而使得湿敏电 容传感器HC和振荡电路共同构成第二单元的电路结构）。湿敏电容传感器HC在接触当前 被测油液时其容值发生改变，从而在第二单元的输出端产生一个与当前被测油液的水活性 相关的频率值fa，并将频率值fa发送至控制单元。具体地，当油液中水活性变大时，湿敏电 容传感器HC的容值增加，隔直电容C7保护HC不受直流的伤害，电阻HRl和电阻HR2是起 充放电作用的电阻，HC、C7、和HR1、HR2构成了充放电回路。电路的振荡频率的计算式如下
[0074] fa = l/Ca*(HRl+HR2) (3)
[0075] 其中，fa为与当前油液的水活性相关的频率值，Ca为与当前油液的水活性相关的 电容值（即湿敏电容传感器HC此时的电容值）。
[0076] 流体的水活性反映当前条件下存在于被测油液中水分子和油分子的结合程度，用 0至LOaw表示，其值与吸湿物质在很小的密闭容器内与周围空间达到平衡时的相对湿度 的值相等。单片机101根据fa计算当前被测油液的水活性值时，先按下式计算油液相当于 参考温度的水活性相关的频率值fb，
[0077] fb = fa+ (Ta-25) *Ft (4)
[0078] 其中，Ft为水活性相关频率值随温度的变化系数（即温度修正系数，是单片机中 的预存参数），参考温度为25°C，fb为当前被测油液相当于参考温度的水活性相关的频率 值；
[0079] 单片机101计算当前被测油液的水活性值的计算式为
[0080]
( < )
[0081] 其中，aw为当前被测油液的水活性值，awl为被测油液在参考温度时的第一水活 性值，Fl为被测油液在参考温度下水活性值为awl时相关的第一频率值；aw2为被测油液 在参考温度时的第二水活性值，F2为被测油液在参考温度下水活性值为aw