实验用油水自动计量装置及计量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种实验用油水自动计量装置及计量方法，包括油水分离模块、图像采集模块、计量模块及处理单元；油水分离模块包括油水分离管和出口容器；油水分离管为透明管且下端设置有与其相连通的进液管和出液管；所述出口容器设置于油水分离管的出液管端并连通于出液管；所述计量模块设置于出口容器的下方并形成对由出液管排至出口容器内液体的自动计量；所述图像采集模块包括对应设置于油水分离管两侧的平行光源和成像单元及用于成像拍摄的摄影单元；所述处理单元连接于摄影单元并形成对获取图像的处理与计算；利于扩大油水混合物的适用范围，且计量精度高，可靠性好，利于实现水中的含油率及油水的自动计量；且结构简单，计量方法方便易行。

Automatic metering device and method of oil and water for experiment

【技术实现步骤摘要】
实验用油水自动计量装置及计量方法
本专利技术涉及一种计量装置及计量方法，尤其涉及一种实验用油水自动计量装置及计量方法。
技术介绍
在实验室中进行驱油物理模拟实验时，为获得采收率，常需要记录采油量和出水量，传统的油水计量方法包括：试管计量法和油水分离计量器方法。其中，试管计量方法由于对试管读数时会引入人为误差，导致整个实验的累积误差较大，严重影响实验结果的准确性；油水分离计量器的方法虽然克服了累积误差，但在整个实验中都需要实验人员值守记录实验数据，工作强度较大。基于以上问题，本专利技术提供一种实验用油水自动计量装置及计量方法。该实验用油水自动计量装置适用的油水混合物类型广，且计量精度高，可靠性好，利于实现水中的含油率及油水的自动计量，且结构简单，计量方法方便易行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的实验用油水自动计量装置及计量方法，适用的油水混合物类型广，且计量精度高，可靠性好，利于实现水中的含油率及油水的自动计量，且结构简单，计量方法方便易行。本专利技术的实验用油水自动计量装置，包括油水分离模块、图像采集模块、计量模块及处理单元；所述油水分离模块包括油水分离管和出口容器；所述油水分离管为透明管且下端设置有与其(即油水分离管)相连通的进液管和出液管；所述油水分离管优选为透明玻璃管，利于直观的获取数据；所述出口容器设置于油水分离管的出液管端并连通于出液管；所述计量模块设置于出口容器的下方并形成对由出液管排至出口容器内液体的自动计量；所述计量模块可为高精度电子天平或高精度体积计量装置，在此不再赘述；所述图像采集模块对应设置于油水分离管两侧的平行光源和成像单元及用于成像拍摄的摄影单元；利于进入油水分离管内的油水混合物静置一段时间，油自动浮于水上以实现油和水的相互分离，并借助摄影单元进行摄影并储存到处理单元，利于对获得图像的处理及计算；所述平行光源与成像单元分别设置于油水分离管的两侧，利于油水分离管的油气及油水界面直观的成像于成像单元上，并通过摄影单元获取油气和油水界面的具体位置，利于避免由于油气界面及油水界面间的跨度较大带来的因拍摄角度不同引起的误差，利于提高计量精度，提高计量可靠性，且结构简单；所述摄影单元如通过支撑架支撑的高精度相机；所述成像单元如投影帘布等，属于现有技术，在此不再赘述；所述处理单元连接于摄影单元并形成对获取图像的处理与计算；所述处理单元如计算机，利于结合MATLAB软件形成对获取的图像的处理和计算。进一步，所述平行光源和成像单元对称设置于油水分离管的两侧并摄影单元设置于靠近平行光源处；进一步利于油水分离管的油气及油水界面直观的成像于成像单元上，并通过摄影单元获取油气和油水界面的具体位置，利于避免由于油气界面及油水界面间的跨度较大带来的因拍摄角度不同引起的误差，利于提高计量精度，提高计量可靠性。进一步，所述进液管和出液管均设置有柱状阀门；所述柱状阀门为圆柱状并其侧面沿径向向外凸出形成弧形面并弧形面的顶端与进液管内壁和出液管内壁在关闭时对应紧密贴合并在打开时分别形成进液通道和出液通道；此处的侧面是指圆柱状阀门的具有弧度的侧面，即夹在圆柱状阀门的上、下两个圆形端面间的部分对应的周向弧形侧面；此处的向外是指由进液管或出液管内部指向外部的方向；所述弧形侧面沿圆柱的径向向外凸出设置，并凸出的顶端与进液管内壁和出液管内壁沿周向直接接触，用于在阀门关闭时形成对进液管和出液管的密封，以对应切断进液和出液；并在打开时，通过对圆柱状阀门的转动使得阀门的径向凸出弧形面与进液管内壁和出液管内壁间形成进液通道和出液通道，利于油水混合物的通过，利于最大只需旋转半圈即可完成开闭功能，且结构简单、流体阻力小，利于满足多种类型的油水混合物的分离与计量。进一步，所述圆柱状的阀门厚度与阀门外径之比为1:15至1:2，优选为1:5；此处的阀门厚度是指圆柱状的阀门沿管道长度方向的厚度，阀门的外径相当于管道的内径；利于在保证阀门强度的基础上，最大只需旋转半圈即可完成开闭功能，且结构简单、流体阻力小。进一步，所述油水分离管上端口设置有密封塞；利于提高实验时的计量精度及可靠性。进一步，还包括支撑架；所述支撑架包括垂直设置的用于支撑计量模块的支撑台和用于通过固定件固定油水分离管的支撑杆；所述固定件设置于油水分离管沿长度方向的上端或/和下端；所述油水分离管优选采用两个固定件固定于支撑杆上并位于油水分离管的上端部和下端部，利于避免影响油水分离管内的油气和油水界面处于固定件夹设处及附近时的数据获取；所述固定件如固定夹，属于现有技术，在此不再赘述；所述计量模块如高精度电子天平上放置出口容器，并计量模块和出口容器共同支撑于支撑台上。本专利技术还提供一种计量方法，所述计量方法为采用如上所述的实验用油水自动计量装置的油水自动计量方法，包括如下步骤：a)先后关闭出液管阀门和打开进液管阀门，将待分离油水混合物通入到油水分离管中，通入完成后关闭进液管阀门；b)静置一段时间，油自动浮于水上，实现油和水的相互分离；c)打开光源成像并使用摄影单元获取图像及储存到处理单元；d)使用MATLAB软件对储存的图像进行处理；e)再对处理后的图像进行油水深度值提取；f)结合图像尺寸与实际尺寸比例K，计算出油水分离管中油的深度值，并根据以下公式计算出油的体积：V＝π·r2·h×10-3其中，r为油水分离管的半径；h为油的深度；V为油的体积；g)由出液管将水排至出口容器并计量。进一步，所述图像处理步骤包括：a)先使用MATLAB软件对储存后的图像进行灰度处理及滤波处理；b)对图像进行二值化处理及边缘检测；进一步，所述深度值提取步骤包括：a)使用MATLAB软件对二值化处理后的图像进行网格划分，用于提取出油的深度值；b)提取油水分离管中油的上下界面的坐标极值，得到图像中的油深度值H1，再根据图像尺寸与实际尺寸比例K，计算出油水分离管中油的深度值h1。本专利技术的有益效果是：本专利技术的实验用油水自动计量装置适用的油水混合物类型广，计量精度高，可靠性好，利于实现水中的含油率及油水的自动计量；且结构简单，计量方法方便易行。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的装置结构示意图；图2为本专利技术的阀门管道装配示意图(完全打开状态)；图3为本专利技术的阀门管道装配示意图(部分打开)；图4为本专利技术的计量方法示意图；图5为本专利技术的计量方法示意图。具体实施方式图1为本专利技术的结构示意图，2为本专利技术的阀门管道装配示意图(完全打开状态)，图3为本专利技术的阀门管道装配示意图(部分打开)，图4为本专利技术的计量方法示意图，图5为本专利技术的计量方法示意图，如图所示：本实施例的实验用油水自动计量装置，包括油水分离模块、图像采集模块7、计量模块6及处理单元8；所述油水分离模块包括油水分离管1和出口容器5；所述油水分离管1为透明管且下端设置有与其(即油水分离管1)相连通的进液管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验用油水自动计量装置，其特征在于：包括油水分离模块、图像采集模块、计量模块及处理单元；所述油水分离模块包括油水分离管和出口容器；所述油水分离管为透明管且下端设置有与其相连通的进液管和出液管；所述出口容器设置于油水分离管的出液管端并连通于出液管；所述计量模块设置于出口容器的下方并形成对由出液管排至出口容器内液体的自动计量；所述图像采集模块包括对应设置于油水分离管两侧的平行光源和成像单元及用于成像拍摄的摄影单元；所述处理单元连接于摄影单元并形成对获取图像的处理与计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种实验用油水自动计量装置，其特征在于：包括油水分离模块、图像采集模块、计量模块及处理单元；所述油水分离模块包括油水分离管和出口容器；所述油水分离管为透明管且下端设置有与其相连通的进液管和出液管；所述出口容器设置于油水分离管的出液管端并连通于出液管；所述计量模块设置于出口容器的下方并形成对由出液管排至出口容器内液体的自动计量；所述图像采集模块包括对应设置于油水分离管两侧的平行光源和成像单元及用于成像拍摄的摄影单元；所述处理单元连接于摄影单元并形成对获取图像的处理与计算。


2.根据权利要求1所述的实验用油水自动计量装置，其特征在于：所述平行光源和成像单元对称设置于油水分离管的两侧并摄影单元设置于靠近平行光源处。


3.根据权利要求1所述的实验用油水自动计量装置，其特征在于：所述进液管和出液管均设置有柱状阀门；所述柱状阀门为圆柱状,并其侧面沿径向向外凸出形成弧形面，并弧形面的顶端与进液管内壁和出液管内壁在关闭时对应紧密贴合，在打开时分别形成进液通道和出液通道。


4.根据权利要求3所述的实验用油水自动计量装置，其特征在于：所述圆柱状的阀门厚度与阀门外径之比为1:15至1:2。


5.据权利要求1所述的实验用油水自动计量装置，其特征在于：所述油水分离管上端口设置有密封塞。


6.据权利要求1所述的实验用油水自动计量装置，其特征在于：还包括支撑架；所述支撑架包括垂直设置的用于支撑计量模块的支撑台和用于通过固定件固定油水...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕永强，向茁，刘振扬，王旭阳，蔺志伟，杨苏，邓雪，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61