双电特性含水率分析仪的制作方法

本发明涉及分析仪技术领域，具体为双电特性含水率分析仪。

背景技术：

在现有的原油含水率在线分析计量技术中，射线型含水率分析仪具有全量程、精度高、稳定性好、结垢结蜡影响小等特点，曾经为原油含水率在线分析计量地首选仪表。但随着国家对环保的管理加强，射线型含水率分析仪的放射源管理等需要油田额外付出成本和承担环保风险，因此，射线型含水率分析仪正在被其他形式的含水率分析仪所取代，其中，尤其以性价比高的电特性含水率分析仪较为普遍。但是，单一电特性法含水率分析仪存在如下缺点：

1.非全量程,在含水段某一含水区间出现电特性参数对应于多个含水点而无法测量；

2.受被测区间结垢结蜡影响较大，导致精度大大降低甚至无法测量；

3.在高精度（0.1%）测量低含水率（<10%）时，若被测段介质经历过高含水率（>30%）时刻，再恢复到低含水率时，此时仍测量显示为高含水率，同时由于水珠挂壁关系，测量已不准确，需要约72小时才能恢复,不能满足现场计量要求。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了双电特性含水率分析仪，解决了的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：双电特性含水率分析仪，包括第四壳体，所述第四壳体的两侧端均设置有连接板，所述第四壳体的内壁设置有疏水涂层；

所述第四壳体的外表面固定连接有第一固定块，所述第一固定块的一端面固定连接有第一壳体，所述第一固定块的另一端面固定连接有第二壳体，所述第一壳体的左端设置有丝杠，所述丝杠的下端固定连接有均流场强罩，所述均流场强罩的底端设置有发射天线，所述发射天线的外表面固定连接有天线绝缘保护套，所述丝杠的外表面螺纹连接有螺纹套，所述丝杠的外表面螺纹连接有齿套，所述齿套的两侧端设置有螺纹套，所述齿套的齿槽啮合连接有齿轮，所述齿轮的内壁固定连接有转轴，所述转轴的上端转动连接有电机，所述电机的底端固定连接有第一壳体；

所述第二壳体的内部设置有第一电路板，所述第二壳体的右端设置有第一防爆连接线软管，所述第一防爆连接线软管的右端设置有底座，所述底座的前端面固定连接有防爆智能表头，所述底座的下端设置有连接管，所述连接管的下端固定连接有第三壳体，所述第三壳体的内部设置有第二电路板，所述第三壳体的左端固定连接有支撑杆，所述支撑杆的左端固定连接有电容电极棒，所述电容电极棒的外表面固定连接有电极棒绝缘保护套，所述电极棒绝缘保护套的右侧设置有温度传感器，所述温度传感器的底端固定连接有支撑杆；

所述第四壳体的外表面固定连接有箱体，所述箱体的内部设置有超声波振子，所述超声波振子的右侧设置有第三电路板，所述超声波振子的左端固定连接有第四壳体，所述箱体的右端设置有第二防爆连接线软管。

优选的，所述第二防爆连接线软管的两端均固定连接有第二连接头，所述第二防爆连接线软管的右端通过第二连接头固定连接有第三壳体，所述第二防爆连接线软管的左端通过第二连接头固定连接有箱体。

优选的，所述第三电路板的底端固定连接有箱体，所述箱体的内壁固定连接有超声波振子。

优选的，所述箱体的上端设置有第三壳体，所述第三壳体的上端设置有第二壳体。

优选的，所述支撑杆和第二壳体的连接处固定连接有第二固定块，所述第二固定块的左端面固定连接有第四壳体，所述第二固定块的内壁固定连接有支撑杆。

优选的，所述第四壳体和连接板为一体连接，所述连接板的外表面设置有定位孔，所述第四壳体的内部设置有电容电极棒和发射天线，所述电容电极棒的左侧设置有发射天线。

优选的，所述防爆智能表头的底端设置有连接管，所述连接管和底座为一体连接。

优选的，所述第一防爆连接线软管的两端均固定连接有第一连接头，所述第一防爆连接线软管的右端通过第一连接头固定连接有底座，所述第一防爆连接线软管的左端通过第一连接头固定连接有第二壳体。

优选的，所述第一壳体的内壁固定连接有轴承，所述轴承的内壁转动连接有转轴，所述转轴的左侧设置有螺纹套。

本发明所述的电容法监测原油含水率依据的基本原理是：

电容量c＝εa/d

上式中：ε--介质的介电常数，a--电极面积，d--电极距离

对于含水率监测仪来讲，结构尺寸固定，ａ，ｄ为定值，ε随着原油含水率变化而变化，测量出电容值就得到了含水率值，即可实现油中水含率的测定。

本发明所述的短波射频法监测原油含水率依据的基本原理是：

不同频率的电磁波在通过同一介质或同一频率的电磁波通过不同介质时，介质所吸收的能量是不同的，且服从郎伯—贝尔定律：

i=i0e^-ucd

上式中：i—穿透能量，i0—入射能量，μ—吸收系数，c—介质浓度，d—介质厚度；

对于油水混合介质，则有：

i0=ie^{（u1c1d1+u2c2d2）}

式中u1、c1、d1和u2、c2、d2——两种不同介质的吸收系数、介质浓度和厚度。

当用于测定油中水的含量时，介质为水和油。当探测器发射一定频率的电磁波时，油对该频率的电磁波的能量吸收系数u2很小，可以近似为零，则上式可简化为：

i0=ie^ucd

从上式中可知对于频率一定的电磁波，水的吸收系数保持不变，对于含水率监测仪来讲，结构尺寸固定，介质厚度为定值。含水率监测仪传感器尺寸一定，即l值确定，电磁波的透射能量i被外壳吸收，它随介质的变化很小，近似为恒定值。所以探测器发射功率i0只随原油含水率的变化而变化。而发射功率的变化将引起发射器内振荡器电流值i的变化，将这个变化了的电流通过标准电阻取出其电压值，从而测量出电压值就得到了对应的含水率值，即可实现油中水含率的测定。

（三）有益效果

本发明提供了双电特性含水率分析仪。具备以下有益效果：

1、本发明，本发明利用电容法监测原油含水率，在含水率达到电容法不能准确监测的含水区间时，如图3的含水率65%～85%区间；则切换为短波射频法进行原油含水率检测，此区段为短波射频法可准确监测区段，如图4；在含水率达到电容法可以准确监测的含水区间时，如图3的含水率>85%区间；则切换为电容法进行原油含水率检测，通过利用电容法和短波射频法两种方法的优势互补，解决了含水段某一含水区间出现电特性参数对应于多个含水点而无法测量问题，实现0～100%全量程高精度测量。

2、本发明，在整个含水率监测过程中，分析仪内置温度传感器，温度值参与温度修正运算，进而提高监测精准度，含水率分析仪安装有超声波振子及控制电路，利用超声波的空化作用对物体表面上的污物进行撞击、剥离，以达到清洗目的，超声波的空化作用具有清洗洁净度高、清洗速度快等特点，对各种几何状物体，独有其他清洗手段所无法达到的洗净效果，利用这一特点，对发射天线和电容电极棒进行清洗，达到防止结垢结蜡的目的，使仪表长期稳定可靠。

3、本发明，通过电机驱动使丝杠上下运动，进而使发射天线检测不同位置的含水率，检测的准确性显著提高，通过设置天线绝缘保护套提高对发射天线的防护效果，通过设置电极棒绝缘保护套提高对电容电极棒的防护效果。

4、本发明，含水率分析仪内壁涂有疏水涂层，可防止水分子挂壁，解决了仪器在经历高含水后回到低含水时显示高含水问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的第四壳体示意图；

图4为本发明的局部结构示意图；

图5为图1的a处放大图；

图6为本发明的电路框架图；

图7为本发明的电容与含水率对应关系图；

图8为本发明的电压与含水率对应关系图。

其中，1、连接板；2、疏水涂层；3、丝杠；4、电机；5、第一壳体；6、第一电路板；7、第二壳体；8、第一防爆连接线软管；9、第一连接头；10、底座；11、防爆智能表头；12、连接管；13、第二电路板；14、第三壳体；15、第二连接头；16、第二防爆连接线软管；17、箱体；18、第三电路板；19、超声波振子；20、电极棒绝缘保护套；21、轴承；22、天线绝缘保护套；23、均流场强罩；24、温度传感器；25、支撑杆；26、第四壳体；27、第一固定块；28、第二固定块；29、定位孔；30、齿轮；31、螺纹套；32、转轴；33、齿套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-8所示，本发明实施例提供双电特性含水率分析仪，包括第四壳体26，第四壳体26的两侧端均设置有连接板1，通过连接板1使第四壳体稳固组装，第四壳体26的内壁设置有疏水涂层2，通过设置疏水涂层2，可防止水分子挂壁，解决了仪器在经历高含水后回到低含水时显示高含水问题；

第四壳体26的外表面固定连接有第一固定块27，第一固定块27的一端面固定连接有第一壳体5，第一固定块27的另一端面固定连接有第二壳体7，第一壳体5的左端设置有丝杠3，丝杠3的下端固定连接有均流场强罩23，均流场强罩23的底端设置有发射天线，发射天线的外表面固定连接有天线绝缘保护套22，天线绝缘保护套22用于保护发射天线，丝杠3的外表面螺纹连接有螺纹套31，丝杠3的外表面螺纹连接有齿套33，齿套33的两侧端设置有螺纹套31，齿套33的齿槽啮合连接有齿轮30，齿轮30的内壁固定连接有转轴32，转轴32的上端转动连接有电机4，电机4的底端固定连接有第一壳体5，电机4驱动齿轮30转动，通过齿轮30和齿套33的配合使丝杠3转动，丝杠3和螺纹套31进行螺纹配合，进而使丝杠3上下运动，发射天线对不同位置的进行检测，检测的准确性显著提高；

第二壳体7的内部设置有第一电路板6，第一电路板6为电磁波发射和接收电路板，第二壳体7的右端设置有第一防爆连接线软管8，第一防爆连接线软管8为短波射频防爆接线软管，第一防爆连接线软管8的右端设置有底座10，底座10的前端面固定连接有防爆智能表头11，底座10的下端设置有连接管12，连接管12的下端固定连接有第三壳体14，第三壳体14的内部设置有第二电路板13，第二电路板13为电容、温度采集处理电路板，第三壳体14的左端固定连接有支撑杆25，支撑杆25的左端固定连接有电容电极棒，电容电极棒的外表面固定连接有电极棒绝缘保护套20，电极棒绝缘保护套20的右侧设置有温度传感器24，温度传感器24的底端固定连接有支撑杆25，分析仪内置温度传感器24，温度值参与温度修正运算，进而提高监测精准度；

第四壳体26的外表面固定连接有箱体17，箱体17的内部设置有超声波振子19，超声波振子19的右侧设置有第三电路板18，超声波振子19的左端固定连接有第四壳体26，箱体17的右端设置有第二防爆连接线软管16，第二防爆连接线软管16为超声波防爆接线软管，通过设置超声波振子19对物体表面上的污物进行撞击、剥离，以达到清洗目的，超声波的空化作用具有清洗洁净度高、清洗速度快等特点，对各种几何状物体，独有其他清洗手段所无法达到的洗净效果。

第二防爆连接线软管16的两端均固定连接有第二连接头15，第二防爆连接线软管16的右端通过第二连接头15固定连接有第三壳体14，第二防爆连接线软管16的左端通过第二连接头15固定连接有箱体17，通过设置第二防爆连接线软管提高该装置的防护性，通过设置第二连接头15使第二防爆连接线软管16便于组装。

第三电路板18的底端固定连接有箱体17，箱体17的内壁固定连接有超声波振子19，第三电路板18为超声波驱动电路板,箱体17为超声波部防爆接线盒。

箱体17的上端设置有第三壳体14，第三壳体14为电容部防爆接线盒，第三壳体14的上端设置有第二壳体7,第二壳体（7）为短波射频部防爆接线盒。

支撑杆25和第二壳体7的连接处固定连接有第二固定块28，第二固定块28的左端面固定连接有第四壳体26，第二固定块28的内壁固定连接有支撑杆25,支撑杆25用于安装固定电容电极棒。

第四壳体26和连接板1为一体连接，连接板1的外表面设置有定位孔29，第四壳体26的内部设置有电容电极棒和发射天线，电容电极棒的左侧设置有发射天线，连接板1通过设置定位孔29使其连接其他组件。

防爆智能表头11的底端设置有连接管12，连接管12和底座10为一体连接，短波射频功能、电容功能和超声波功能均由防爆智能表头11控制，防爆智能表头11用于指示检测结果，防爆智能表头11主要由基于单片机的嵌入式系统组成，具有运算、控制、显示、通讯等功能。

第一防爆连接线软管8的两端均固定连接有第一连接头9，第一防爆连接线软管8的右端通过第一连接头9固定连接有底座10，第一防爆连接线软管8的左端通过第一连接头9固定连接有第二壳体7，通过设置第一防爆连接线软管8提高该装置的防护性。

第一壳体5的内壁固定连接有轴承21，轴承21的内壁转动连接有转轴32，转轴32的左侧设置有螺纹套31，轴承21具有限位功能，使转轴32平稳转动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。