基于電容法的成品油含水率檢測儀的制作方法
【專利摘要】基于電容法的成品油含水率檢測儀。依據成品油與水在介電常數上存在巨大差異這一物理特性，設計一種基于電容法的成品油含水率檢測裝置，通過檢測成品油的介電常數，根據成品油含水率是成品油介電常數的函數，從而獲取成品油的含水率。系統采用電容傳感器，實現介電常數的測量。它利用C-V轉換模塊對電容傳感器輸出的電容信號進行適當調理同時輸出標準電壓信號，通過A/D轉換模塊完成模數轉換，并利用單片機完成數據分析、計算、存儲、顯示、報警等功能。通過研究這種簡便的儀器可以高效便利的檢測成品油含水率，保障消費者權益及社會生產安全。
【專利說明】基于電容法的成品油含水率檢測儀
所屬【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種指示成品油含水率的檢測裝置，是能識別成品油與水的檢測儀器。
【背景技術】
[0002]成品油由原油生產加工而成，包括汽油、煤油、柴油及其他符合國家產品質量標準、具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。目前，成品油燃料作為主要的能源為社會生產提供動力。隨著能源危機越來越嚴重，能源價格居高不下，一些缺失商業道德的加油站銷售摻水成品油以牟取暴利。成品油中含有過量水分將會降低其發熱量。在低溫情況下，成品油燃料中的水會結冰，堵塞燃料導管和濾清器，妨礙發動機燃料系統的燃料供給等。顯然，成品油中多余的水分將會對工業安全生產造成威脅。油的足跡遍布社會，這樣的危害不止直接損害消費者的利益，也將會給社會帶來更多的二次危害或潛在危險。
[0003]近來，銷售摻水成品油的卑劣行徑受到網絡、報刊等新聞媒體的廣泛關注，關于成品油摻水事件的報道也是層出不窮，這種行為屢禁不止的背后有監督制度的漏洞也有成品油含水率檢測技術落后的因素。目前，大多成品油含水率檢測儀都是針對大型油田的原油含水率檢測，檢測設備價格昂貴且均為大型設備，不適用于日常生活中成品油市場中成品油含水率的檢測。因此研制便攜式可適用于成品油市場的快速成品油含水率檢測儀有著十分重要的作用和意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:解決現有檢測設備在實用性、適應性、準確性等方面的缺陷。本實用新型提供一種成品油含水率檢測儀，該成品油含水率檢測儀不僅能鑒別成品油中是否摻水，而且能顯示其中水分的含量，同時具有便攜，易操作等特征。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:基于電容法的成品油含水率檢測儀，包括機殼，機殼上分布有顯示器、按鍵、通信接口以及傳感器插槽，機殼內設置有由信號發生模塊、C-V轉換模塊、A/D轉換模塊、單片機、存儲模塊構成的檢測電路板，以及報警模塊、顯示模塊，其中，C-V轉換模塊、A/D轉換模塊、單片機順向連接，顯示器、按鍵分別與單片機相連，外接電容傳感器通過機殼上的傳感器插槽與C-V轉換模塊相連，C-V轉換模塊接至A/D轉換模塊，A/D轉換模塊接至單片機。機殼上的按鍵包括菜單按鍵、復位按鍵和開關按鍵。檢測儀采用平行電容極板作為外接傳感器的測試電極，電容極板表面設有絕緣層，可有效防止電極短路，擴大含水率檢測范圍。電容極板通過電容極板引線柱與檢測電路板相連。檢測電路板能根據電容極板引線柱輸出的信號計算出汽油的含水率，同時顯示計算結果并具備報警功能。顯示器采用液晶顯示屏，可靈活拆卸安裝。
[0006]信號發生模塊產生矩形波信號，在電容傳感器內外極之間形成檢測電場。電容傳感器探入被測油樣時，油樣介電常數變化引起電容值變化，利用C-V轉換模塊將電容值轉換成電壓并輸入到A/D模塊中，A/D轉換模塊將電壓值轉換成數字信號同時輸入單片機系統，單片機系統對數據進行分析運算獲得測試結果并存儲，同時與設定值對比判定是否發出報警，最后將測試結果送液晶顯示器顯示。電源模塊分別對系統中信號模塊、AD轉換模塊、單片機等模塊進行供電。
[0007]本實用新型的主要優點在于:
[0008]1、所述機殼上設置有通信接口，通信接口與單片機系統相連接，方便外部設備獲取儀器的歷史測試數據，更新系統參數等；
[0009]2、機殼上的傳感器插槽按防水要求設計，增強儀器環境適應能力，而且插槽結構使得外接電容傳感器易于拆卸，更換方便；
[0010]3、設置的電源指示燈能指示電源的通斷。接通時指示燈亮，斷開時指示燈熄滅，同時當電池電量低于儀器工作電壓時，指示燈閃爍；
[0011]4、檢測裝置以單片機為核心結構簡單，功耗低，不需要特別的元器件，價格適宜，操作過程較為簡單，體積小方便攜帶，適合成品油市場使用。
[0012]本實用新型的有益效果是，檢測成品油中是否摻水的同時顯示其水分含量，并具備越限報警功能，測試儀靈敏度高、實用性強、成效顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型的外形結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型的系統硬件框圖；
[0016]圖3是本實用新型的單片機程序流程圖；
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明。
[0018]本實用新型從結構上講，分為軟件和硬件兩部分。如圖1、圖2所示，硬件部分包括機殼1、顯示器5、按鍵、通信接口 8、電源指示燈3、傳感器插槽4、信號發生電路、C-V轉換電路、A/D轉換電路、單片機系統電路、存儲電路以及報警電路和顯示器電路等。軟件部分為單片機系統軟件，單片機系統軟件采用C語言自下而上模塊化編寫，主要實現數據的采集、運算、存儲以及檢測結果的分析顯示。
[0019]通信接口 8用于外部設備與檢測儀之間的數據交換，主要包括測試歷史數據的提取及單片機系統參數的設置更新等。
[0020]外接電容傳感器通過傳感器插槽4接入儀器內部，電容傳感器輸出電容信號經傳感器插槽4與C-V轉換模塊連接，實現信號傳輸的同時將電容信號轉換為電壓信號。不用時外接電容傳感器可整體拆下使儀器攜帶方便。
[0021]機殼I上的按鍵包括菜單按鍵6、復位按鍵7、開關按鍵2。菜單按鍵3起選擇作用，用于選擇檢測儀中單片機系統屬性參數以及測量模式等。復位鍵7可快速初始化儀器，方便儀器參數調試。開關按鍵2按下時，電源指示燈3亮，儀器開始工作。
[0022]如圖3所示，單片機上電初始化后，檢查是否復位，然后對輸入信號進行A/D轉換，接著由單片機對數字信號進行分析計算獲得測試結果，并與設定值進行對比根據對比結果判定是否發出報警信號，同時將測試結果送顯示器顯示。
[0023]本實用新型的工作原理是:基于電容法的成品油含水率檢測儀利用油水介電常數差異的物理特性，采用電容傳感器，將介電常數的變化轉變為電容值的變化，這個電容值與傳感器電極間混合介質的等效介電常數有關。常溫下，原油的介電常數介于2?4之間，而水的介電常數為80左右。當含水率不同的流體流過電容的兩電極時，電極間介質的介電常數就會發生變化，導致電容值發生變化，且含水率越高，電容值變化越大，通過C-V轉換電路將電容值的微小變化轉換成電壓信號，由于成品油含水率是成品油介電常數的函數，從而實現了成品油含水率的檢測。
[0024]本實用新型的工作過程是:外接電容傳感器將待測量轉化為電容信號輸出，利用C-V轉換電路對該電容信號做適當調理同時輸出標準電壓信號，通過以A/D芯片為核心搭建的模數轉換器實現電信號到數字信號的轉換。單片機對數字信號進行分析計算獲取測試結果并存儲，同時單片機依據數據特征判定是否發出報警信號，最后輸出控制信號使顯示器顯示測試結果，系統硬件框圖如圖2所示。
【權利要求】
1.本實用新型是基于電容法的成品油含水率檢測儀，其包括機殼，機殼上分布有顯示器、按鍵、通信接口以及傳感器插槽，其特征是:機殼內設置有信號發生模塊、C-V轉換模塊、A/D轉換模塊、單片機、存儲模塊、報警模塊、顯示模塊，其中，C-V轉換模塊、A/D轉換模塊、單片機順向連接，顯示器、按鍵分別與單片機相連，外接電容傳感器與C-V轉換模塊相連，C-V轉換模塊接至A/D轉換模塊，A/D轉換模塊接至單片機。
2.如權利要求1所述的基于電容法的成品油含水率檢測儀，其特征是:機殼上的按鍵包括菜單按鍵、復位按鍵和開關按鍵。
3.如權利要求1所述的基于電容法的成品油含水率檢測儀，其特征是:外接電容傳感器通過機殼上的傳感器插槽與儀器相連接，信號發生模塊為外接電容傳感器提供檢測電場。
【文檔編號】G01N27/22GK203929701SQ201420241876
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】謝小輝, 葛亮, 鄭艷平, 胡澤, 諶海云, 張禾, 高鳳水, 賴欣, 王清, 王證印, 楊豪 申請人:西南石油大學