专利名称：一种同时检测油水双液位的方法
技术领域：
本发明涉及平行板电容式传感技术，尤其涉及一种采用平行板电容器同时检测油水双 液位的方法。
背景技术：
目前，油水双液位检测方法在工业领域普遍使用。油水界面液位和油液位检测方法有 两种， 一是分别用两个浮球式传感器来检测，二是用分段电容式传感器来检测，这两种检 测方法的缺陷是结构复杂、数据处理不方便和性价比低。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的缺陷而提出一种同时检测油水双液位的方法，该方 法能同时准确测量同一工作储罐内分层的两种不同介质的两个液位，即油水界面液位和油 液位。
本发明采用的技术方案是先用一个平行板电容器，将其中的一块电极从对角线以1
毫米的缝隙分成两个电极，分别构成两个电容式传感器；再将分层的油和水处于两个电容 式传感器电极之间，引起两个电容式传感器之间介电常数的改变；介电常数的改变使两个 电容式传感器电容量增加，最后将测得的两个电容量代入两个反映油水双液位和电容量函 数关系的理论公式计算获得油和水的液位。
本发明中当同一工作储罐内分层的两种不同介质的液体即油和水处于两个电容式传感 器电极之间时，由于不同液体介电常数的改变引起了两个电容式传感器电极间电容量的变 化，这种电容量的变化与液体液位存在函数关系，从而分层的两种不同介质的液体即油和 水的液位信息被检测。本发明具有传感器结构简单、数据处理方便、多功能、性价比高等 优点。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1是本发明的传感器结构示意图。
图2是当油和水处于两个电容式传感器电极之间时，油水界面和油位在本发明的传感 器电极2上的分布情况示意图。
图中1.电极；2.电极；3.电极；4.空气层；5.油层；6.水层；h卜油层高度；h2.水层 高度；L.电极高度；W.电极宽度；W"油层的上底宽；W2.油层的下底宽。
具体实施例方式
如图1，采用一个平行板电容式传感器，将其中的一块电极从对角线以1毫米的缝隙 分成电极2与电极3这两个电极，这样电极2加电极3与另外一块电极1之间、电极2与 电极1之间便分别构成两个电容式传感器。电极2加电极3与电极1之间的电容为d，电 极2与电极1之间的电容为C2。图2中所示储罐内传感器中油、水两种液体的高度分别为 &、 /z2，将储罐内分层的油和水处于两个电容式传感器电极之间，从而引起电极2加电极3 与电极1之间、电极2与电极1之间介电常数的改变。介电常数的改变使两个电容式传感 器电极2加电极3与电极1之间的电容量C,、电极2与电极1之间电容量C2都规律性地增
加，同时分别测量该两个电容式传感器的电容量C,和C2，将测得的电容量d和C2代入两 个反映油层高度Z^和水层高度/22与电容量d、 C2函数关系的理论公式计算即可获得油水 界面液位和油液位。
上述函数关系的理论公式为
c2 = /2(/^2)
解方程组得
A,KC,，C2)........
方程组(2)显示,若d和C2,被测量,贝U(2)可直接用于评价同一容器中分层的油水双
液位高度。从方程组(1)至(J(2)的详细推导过程如下 ( - S。)腾2 + (e。 - 、)附,+ 、,肌
(1)
(2)
c，=
.(3)
gw『 2丄
+
2丄
+
(丄2 + Zz,2 + /z22 + 2^/z2 - 2丄/z,
(4)
方程组中，d为极板间的距离，L和W分别为传感器极板的高度和宽度，Sw、 S。、 S。 分别为水、油、空气的介电常数。
令(3)式中^/c;—f。『z= " 6 c，
则(3)式变为"=z> * /72+c * /z2,
求出= O — c
(5)^ ~『 s, s,
令(4)式中,w 1r，， 1r=&， 1r=&
则(4)式变为g = g^2Z^2 — /Z22)+ g^2Z^ — 2/^/ 2 — V
+ g3(^2 ++ //22 + 2/^/22 — 2丄/^ — 2Ziz2).........(6)
(5)代入(6)并整理得
g - g3丄2 + O2- g3 ) / 62 + 2"Z(g3 - g,)= A + [c2 (g3 - ) /" 2c(g2 - g3) /" g3 - g2 ] ^............................(7)
令(7)式中
<formula>formula see original document page 5</formula>
解此方程得<formula>formula see original document page 5</formula>
d,C2取决于油水双液位的分布情况，其值可由检测电路获取，故方程组(8)可用于同一 工作储罐内油水双液位的检测，从而同一工作储罐内分层的油水双液位得到检测。
权利要求
1. 一种同时检测油水双液位的方法，其特征是采用如下步骤1)用一个平行板电容器，将其中的一块电极从对角线以1毫米的缝隙分成两个电极(2、3)；使该两个电极(2、3)与另外一块电极(1)之间、电极(2)与电极(1)之间分别构成两个电容式传感器；2)将分层的油和水处于两个电容式传感器电极之间，引起电极(2、3)与电极(1)之间、电极(2)与电极(1)之间介电常数的改变；3)介电常数的改变使两个电极(2、3)与电极(1)之间的电容量(C1)，以及电极(2)与电极(1)之间的电容量(C2)增加，分别测量这两个电容量(C1、C2)；4)将测得的两个电容量(C1、C2)代入两个反映油层高度(h1)和水层高度(h2)与电容量(C1、C2)函数关系的理论公式计算获得油水界面液位和油液位。
全文摘要
本发明公开了一种同时检测油水双液位的方法，先用一个平行板电容器，将其中的一块电极从对角线以1毫米的缝隙分成两个电极，分别构成两个电容式传感器；再将分层的油和水处于两个电容式传感器电极之间，从而引起两个电容式传感器之间介电常数的改变；介电常数的改变使两个电容式传感器电容量增加，最后将测得的两个电容量代入两个反映油水双液位和电容量函数关系的理论公式计算获得油和水的液位，由于不同液体介电常数的改变引起的两个电容式传感器电极间电容量的变化与液体液位存在函数关系，从而分层的两种不同介质的液体液位信息被检测，数据处理方便且性价比高。
文档编号G01F23/22GK101509800SQ200910030248
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者何宝祥, 陆贵荣, 陈树越, 韩红芳 申请人:江苏工业学院