专利名称：微波测定探头的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种石化储运系统罐区智能切水设备中的探头，具体地说是一种微波测定探头。
二背景技术：
随着现代科技的不断进步，实现罐区自动化是未来发展的必然趋势。在罐区自动化领域，油罐自动脱水一直是一个急待解决的难题。一方面，人工切水工作量大，也不安全，有时现场的有毒有害气体侵害人体健康，另一方面，传统的机械式自动切水器还存在一些问题，尤其在重质油品中不能得到很好的应用。
目前在国内石化储运系统罐区自动切水方面，普遍采用浮子式、磁浮式和射频式自动切水器。在轻质油切水方面，浮子式等切水器尚可以起到一定作用，但由于切水虹吸管问题得不到解决，其在实际应用中存在很多问题，并没有从根本上解决自动切水问题；在重质油切水方面，上述三种方式的切水器从本质上无法实现自动切水。
机械式切水器的形式有许多种，但原理都是大同小异，都是根据油和水的比重差，通过浮子等获得力，再通过各种机械传导，来推动阀门。一般浮子不能安装在油罐内部，还需要油罐外连接一个小罐，小罐与油罐连成连通器，浮子和机械阀门等安装在小罐中。这种方法的缺点是1、由于重质油的密度比较大，油水比重差很小，不能获得足够的力来驱动阀门，所以一般只能用在比较轻质的油品中；2、连通器经常会由于温度、安装位置、气阻等原因产尘阻塞，致使机械式切水器不能正常工作，易发生故障，灵敏性和准确性差。
三
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单，使用方便，安装简易，可靠性好的微波测定探头。
本实用新型的目的是这样来实现的一种微波测定探头，其特征是它包括稳压电路、振荡及发射接收电路、处理电路和天线，与电压输入端相连接的稳压电路分别与振荡及发射接收电路和处理电路连接，振荡及发射接收电路的信号输出端与处理电路的输入端连接，处理电路与信号输出端连接，将经处理后的信号输出；振荡及发射接收电路还与天线相互连接。
在本实用新型中，输入给稳压电路的电压为12伏，通过稳压电路后给振荡及发射接收电路提供的电压为9伏，给处理电路提供的电压为5伏。
为保证微波测定探头能安全稳定的工作，本实用新型中的稳压电路、振荡及发射接收电路、处理电路可设置在防爆盒内。
本实用新型中，天线是放置在环境恶劣的工作场所中，为使天线与振荡及发射接收电路连接牢固，信号传递清晰正常，所述天线可以通过同轴电缆与振荡及发射接收电路相互连接。天线可设置在经过加工的不锈钢杆上，不锈钢杆可通过法兰固定在测定区内。
鉴于浮子或射频探头极易受到油品及油品中的杂质污染而失去效用。本实用新型中选用2.4G高频微波，利用其测量精度高、抗干扰能力强的特性，从探头天线端发送微波，靠检测发射波得到介质属性。它的工作原理是介质对微波的吸收正比于介质的介电系数。水的介电系数较大，对微波的吸收很强；油的介电系数较小，对微波的吸收较弱。
在相同的温度下，被测介质吸收的能量越大，发射电路提供的能量就越大，发射电路功率为P＝I×V式中P——发射电路的总功率I——发射电路的总电流V——发射电路的供电电压由于发射电路采用稳定的电源供电，因此发射电路的总功率就随总电流的变化而变化，发射电路总电流的变化便反映出介质的介质介电系数，从而决定出被测物。实验也证明出，含水量的变化与发射电路总电流的变化基本成线性关系。
微波的穿透性极强，微波探头具有很好的抗污染能力，即使探头被石蜡、焦油等成份包裹，也能正常工作，也不会因为温度或含盐量的变化而不稳定，因而特别适合在各种重质油中使用。微波探头还能准确测定乳化物状态，根据乳化物中的含油量可以进行相应操作，解决了切水过程中乳化物无法处理的问题，保证了切水的可靠性。
与现有技术相比，本实用新型所述的微波测定探头结构简单，使用方便，在现场安装简易方便，不存在机械磨损和机械故障，可靠性远高于磁浮式及射频式探头；并且可耐受高温，具有高灵敏性能实时传输介质信号。它的优点是1、能用于各种密度的油品中；2、不易产生故障，灵敏性和准确性高。
四
图1是本实用新型的电路框图；图2是本实用新型的控制系统电路图；图3是本实用新型用于油水测定中实施例的示意图。
五具体实施方式
一种本实用新型所述的微波油水测定探头，包括安装在防爆盒5中的稳压电路1、振荡及发射接收电路2、处理电路3和固定在经车床加工的不锈钢杆6上的天线4；防爆盒5可选用三合模具厂出产的BP13B防爆盒，不锈钢杆6可通过法兰固定在测定油罐内。天线4是放置在环境恶劣的油罐内，为使天线4与振荡及发射接收电路2连接牢固，信号传递清晰正常，天线4可以通过同轴电缆与振荡及发射接收电路2相互连接。稳压电路1的输入电压为12伏直流电压，稳压电路1分别向振荡及发射接收电路2提供9伏直流电压、向处理电路3提供5伏直流电压。振荡及发射接收电路2产生2.4GHz振荡微波信号。进行信号处理的处理电路3输入端与振荡及发射接收电路2的信号输出端连接，经过处理后的信号由处理电路3输出。天线4与振荡及发射接收电路2相互连接并发射或接收信号。
微波油水测定探头信号流程如下向稳压电路1输入稳定的+12V直流电压，经稳压后转换出二路，一路供+5V直流电给处理电路4，另一路供+9V直流电到振荡及发射接收电路2，振荡及发射接收电路2中的标准起振模块产生2.4～2.5GHz的微波信号，并将信号放大后变送到天线4上发射出去，该振荡及发射接收电路2中的接收模块再把天线4反馈来的信号进行接收，以0～3V电压形式变送到处理电路3，本实用新型中的处理电路3由4个放大器U1A、U1B、U2A、U2B，两个可调电阻R2、R5，5个电阻R3、R6、R7、R9、R10，两个电容C1、C2连接而成，它的作用是通过调制解调方法，分析出天线4上功率损失情况，运用0～5V电压值的形式输出。本实用新型的电气技术参数如下输入+12±0.5DCV；振荡器频率2.4～2.5GHz；工作消耗＜30mW；检测时间＜2毫秒；输出0～5DCV(空气＞2.0V)；工作温度-25℃～105℃；工作湿度95％无凝结；连接方式法兰连接(GB9119-88)。
在本实用新型所述的微波油水测定探头中振荡及发射接收电路2中的微波信号振荡器ZD，主要产生微波信号传输到天线4上，不同的介质对微波的吸收不同，也就是所消耗的功率也各不相同。而吸收的功率量通过微波振荡器上的ZD1号输出脚体现，ZD1号脚上输出为直流电压，电压值的大小直接反映出被测介质的介电常数。
因为振荡器ZD输出为阻抗50欧姆的电压信号，而且在相同的条件下检测，不同的振荡器输出也不相同，所以要进行数据放大、偏调处理，也称为“标定”。本电路采用线性标定。
Fout＝(1+Ka)*(K)*Xin-Ka*Y[1]Fout为总输出，供控制器；Ka为放大系数，通过可变电阻R2调节；Xm为振荡器输出既ZD1脚上的电压值；KX通过可变电阻R5改变，用于单独调节Xm的系数；Y为常数项，通过可变电阻R1来调节，其中U3为R1提供稳定的+5V电压。
因此，通过对[1]式各系数的适当调节，从而能够标定位微波探头的输出信号Fout。
权利要求1.一种微波测定探头，其特征是它包括稳压电路(1)、振荡及发射接收电路(2)、处理电路(3)和天线(4)，与电压输入端相连接的稳压电路(1)分别与振荡及发射接收电路(2)和处理电路(3)连接，振荡及发射接收电路(2)的信号输出端与处理电路(3)的输入端连接，处理电路(3)与信号输出端连接；振荡及发射接收电路(2)与天线(4)相互连接。
2.根据权利要求1所述的微波测定探头，其特征是所述稳压电路(1)、振荡及发射接收电路(2)和处理电路(3)可设置在防爆盒内。
3.根据权利要求1所述的微波测定探头，其特征是所述天线(4)是通过同轴电缆与振荡及发射接收电路(2)相互连接。
4.根据权利要求1所述的微波测定探头，其特征是所述天线(4)可设置在不锈钢杆上。
专利摘要本实用新型公开了一种结构简单，可靠性好的微波测定探头。它包括稳压电路、振荡及发射接收电路、处理电路和天线；稳压电路分别给振荡及发射接收电路和处理电路提供电压，振荡及发射接收电路将产生的振荡信号通过天线发射，并由天线接收反馈信号再传递给处理电路，处理电路将经处理后的信号输出。与现有技术相比，本实用新型能用于各种密度的油品中、使用寿命长、不易产生故障、灵敏性和准确性高，它广泛适用于石化储运系统中油罐内的自动切水设备中。
文档编号B65D90/48GK2675603SQ20042002483
公开日2005年2月2日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者刘超 申请人:刘超