一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统及其检测方法，由微波信号源、安装到油液输送管道中的微波谐振单元、输出信号处理器、参数检测单元、PC端和微波传输线构成，微波谐振单元分别通过微波传输线与微波信号源和输出信号处理器相连，微波信号源和输出信号处理器均连接至参数检测单元，参数检测单元连接PC端；微波谐振单元包括谐振腔壁、上管道和下管道、样品腔、探针、上齿轮和下齿轮、微波发射口及微波接收口。本发明专利技术检测系统成本低、数据采集速度快、微波信号功耗低，易于安装；检测方法适用范围广、不会对人体造成危害，检测速度快、检测精准，数据更新速度快，可实时检测产业链中油液的含水品质，便于工作人员实时监测。时监测。时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统及其检测方法


[0001]本专利技术属于微波技术下油液含水率在线监测
，具体涉及基于微波技术的油液含水率在线检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]随着经济和科学技术的发展，人类对成品油的需求越来越大，同时也越来越看重成品油的品质，其中成品油含水率是影响成品油品质的一个重要因素。成品油是由原油生产加工制成的，主要包括石油燃料、石油溶剂和润滑油等，其水分含量极低。成品油中的含水量对各类动力系统液压系统、燃油系统、滑油系统可靠性和安全性等有着重要影响。成品油中的水分过多会对工业设备安全造成隐患。国家标准下，润滑油中含水量要低于0.03％，部分油液含水量要为零。因为，在油液中有水分的存在，会使油液氧化变质，使润滑油乳化，从而降低润滑油的品质，使润滑效果变差；同样，油液中的水会加剧有机酸对金属的腐蚀，锈蚀设备，造成发动机抱轴、烧坏等严重机械事故。由此，精准并在线检测油液的含水率是在工业生产过程的重要环节，以此减少安全隐患、资金损耗。
[0003]目前，油液含水率检测的方法主要有密度法、电容法、射线法及微波法等。密度法测油液的含水量是通过纯油和纯水的密度来计算油液中的含水率，但是水和油的密度受温度和其他因素影响较大，导致密度法测量油液的含水率精确度不够。电容法测量方式是根据油液中水分变化，其电容也会变化来实现对水分的检测，但这种测量方式的检测范围比较小；射线法测量精度比较高，但其成本高昂，不能实现普遍适用；同时，射线对人体也具有一定的危害。
[0004]目前，以有的利用微波技术检测油液的含水率装置大部分用于检测含水较高的原油；对于低含水油液的传统检测是通过抽取少量样品，在实验室中进行油液检测，不能实现实时在线检测油液在生产和传输过程中的动态含水量变化；现有的在线监测低含水油液含水率装置的准确性较低，灵敏度不够。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于提供一种安装便捷的微波谐振腔技术检测油液含水率的检测系统，还提供一种微波谐振腔技术检测油液含水率的检测方法，以解决在线精准检测油液含水率的问题，能够实时、快速、准确地得到所测油液的含水情况。本专利技术通过双参数检测方法可以大大提高检测装置的精准度，同时能实现在生产线和传输线上安装便捷、在线监测等功能。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统，由微波信号源1、安装到油液输送管道中的微波谐振单元2、输出信号处理器3、参数检测单元4、PC端5和微波传输线6构成；所述微波谐振单元2分别通过微波传输线6与微波信号源1和输出信号处理器3相连，微波信号源1和输出信号处理器3均连接至参数检测单元4，参数检测单元4连接PC端5；
[0008]所述微波谐振单元2包括谐振腔壁8、与谐振腔壁8紧固的上管道7和下管道9、盛放检测油液的样品腔10、设置在样品腔10的一个或两个探针、放置在样品腔10上下两侧的上齿轮11和下齿轮12、微波发射口17以及微波接收口18；所述谐振腔壁8与样品腔10紧密接触，油液通过上管道7注入样品腔10中，与谐振腔壁8接触；所述微波发射口17和微在波接收口18处设有穿过谐振腔壁8固定于谐振腔中的SMA转接口；所述探针与SMA转接口的内侧插接，SMA转接口的外侧分别与微波传输线6相连；
[0009]所述微波信号源1通过微波传输线6连接到微波发射口17上，微波信号通过探针输入到谐振腔中，当输入的微波波长与谐振腔的尺寸相匹配时，腔内形成驻波，发生共振现象；微波信号由探针接收，再由微波接收口18通过微波传输线6输送到输出信号处理器3。
[0010]进一步地，所述上管道7及下管道9通过四根螺杆20和四个螺母19与谐振腔壁8紧固。
[0011]进一步地，所述谐振腔是开放式圆柱形谐振腔，两端由上齿轮11、下齿轮12组成，谐振腔壁8通过上齿轮11和下齿轮12与上管道7和下管道9紧密接触，组成一个整体。
[0012]进一步地，所述SMA转接口并不完全穿过谐振腔壁8，SMA转接口的内侧到样品腔10的距离为0.1～0.8mm。
[0013]进一步地，所述探针为两个，微波发射探针15和微波接收探针16，均不直接与谐振腔壁8接触，在探针与谐振腔壁8中间留有间隔，微波发射探针15和微波接收探针16分别与左侧SMA转接口13和右侧SMA转接口14插接。
[0014]更进一步地，所述微波信号源1为微波压控振荡器，输出信号处理器3为功率转换器，参数检测单元4为电压检测单元。
[0015]进一步地，所述探针为一个，单探针发射且接收微波信号。
[0016]更进一步地，所述微波信号源1用宽频带微波源代替；同时有部分的发射信号输入到接收机，检测输入信号；所述输出信号处理器3用功分器和定向耦合器组成的输出信号收集单元代替；所述参数检测单元4用接收机代替，实现对入射信号和反射信号的检测。
[0017]一种基于微波技术的油液含水率在线检测方法，包括以下步骤：
[0018]A、将微波谐振单元2安装到油液输送管道中，油液经过上管道7流入样品腔10中，最终从下管道9流出；
[0019]B、将微波信号源1、输出信号处理器3连接到微波谐振单元2；将参数检测单元4连接到微波信号源1和输出信号处理器3上；PC端5与参数测单元4相连；
[0020]C、在双探针谐振单元下，通过电压检测装置，检测压控振荡器的输入电压，由此得到谐振频率f；检测功率转换器输出的电压，以此得到谐振腔输出功率P，利用以上双参数测量实现计算出不同油液的含水率；或在单探针谐振单元下，通过接收机来检测输入谐振腔的谐振频率f和谐振腔内反射出的微波功率P，利用以上双参数测量实现计算出不同油液的含水率。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术检测系统具有成本低、数据采集速度快(只需几分钟而不是几小时)、微波信号功耗低，易于安装等优点；
[0023]2、本专利技术将微波信号源、微波谐振腔、输出信号处理器、参数检测单元、PC端一体化，利用双参数测量实现系统地在线无损检测油液含水率，本检测系统具有体积小、测量精
准、易于安装、适用范围广等特点，实现了在生产线、传输线上精准在线检测油液的含水率，解决了检测系统过大，安装拆卸繁琐等问题，且微波谐振腔作为管道的一部分接入，对整个生产线和传输线管道流体并无影响；
[0024]3、该检测系统及检测方法适用范围广、经济适用、微波发生源的功率较低，产生辐射极少，不会对人体造成危害；且该检测系统的检测速度快、检测精准，数据更新速度快，可实现实时检测产业链中油液的含水品质，便于工作人员实时监测。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统，其特征在于：由微波信号源(1)、安装到油液输送管道中的微波谐振单元(2)、输出信号处理器(3)、参数检测单元(4)、PC端(5)和微波传输线(6)构成；所述微波谐振单元(2)分别通过微波传输线(6)与微波信号源(1)和输出信号处理器(3)相连，微波信号源(1)和输出信号处理器(3)均连接至参数检测单元(4)，参数检测单元(4)连接PC端(5)；所述微波谐振单元(2)包括谐振腔壁(8)、与谐振腔壁(8)紧固的上管道(7)和下管道(9)、盛放检测油液的样品腔(10)、设置在样品腔(10)的一个或两个探针、放置在样品腔(10)上下两侧的上齿轮(11)和下齿轮(12)、微波发射口(17)以及微波接收口(18)；所述谐振腔壁(8)与样品腔(10)紧密接触，油液通过上管道(7)注入样品腔(10)中，与谐振腔壁(8接触；所述微波发射口(17)和微在波接收口18处设有穿过谐振腔壁(8)固定于谐振腔中的SMA转接口；所述探针与SMA转接口的内侧插接，SMA转接口的外侧分别与微波传输线(6)相连；所述微波信号源(1)通过微波传输线(6)连接到微波发射口(17)上，微波信号通过探针输入到谐振腔中，当输入的微波波长与谐振腔的尺寸相匹配时，腔内形成驻波，发生共振现象；微波信号由探针接收，再由微波接收口(18)通过微波传输线(6)输送到输出信号转换器(3)。2.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统，其特征在于：所述上管道(7)及下管道(9)通过四根螺杆(20)和四个螺母(19)与谐振腔壁(8)紧固。3.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统，其特征在于：所述谐振腔是开放式圆柱形谐振腔，两端由上齿轮(11)、下齿轮(12)组成，谐振腔壁(8)通过上齿轮(11)和下齿轮(12)与上管道(7)和下管道(9)紧密接触，组成一个整体。4.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的油液含水率在线检测系统，其特征在于：所述SMA转接口并不完全穿过谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，陈晓，韩冰，胡学梅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：