阻抗式含水率传感器检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种阻抗式含水率传感器检测装置,该检测装置包括基准电路、对称双极性电压产生电路、高频交流激励信号产生电路、功率放大电路、放电电路、有效值电路和微控制电路；本实用新型所设计的阻抗式含水率传感器检测装置结构简捷，安装方便，且能够显著提高阻抗式含水率传感器的整体测量精度。
【专利说明】阻抗式含水率传感器检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种阻抗式含水率传感器检测装置。
【背景技术】
[0002]原油含水率是原油生产中的重要数据，研究油田开发状况的重要的参数指标，在原油生产和储运过程中，原油含水率的检测十分重要，直接影响原油的开采、脱水、集输、销售、提炼等，影响着原油的品质及开发成本，图7即为阻抗式含水率传感器的结构图，阻抗式含水率传感器有四个电极，即两个激励电极和两个测量电极。
[0003]目前的阻抗式含水率测量仪由于激励信号不是严格对称，因此长期工作存在电荷积累，会形成误差，本实用新型利用MSP430系列单片机为信息处理核心，为阻抗式传感器提供交流对称激励信号，并控制阻抗式传感器的正负激励电极定时短接，实现激励电极上的积累电荷放电，该装置可以显著提高阻抗式含水率传感器的整体测量精度。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构简捷，安装方便，且能够显著提高阻抗式含水率传感器的整体测量精度的阻抗式含水率传感器检测装置。
[0005]为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种阻抗式含水率传感器激励信号产生装置，包括基准电路、对称双极性电压产生电路、高频交流激励信号产生电路、功率放大电路、放电电路、有效值电路和微控制电路，其中:
[0006]基准电路的输出端连接对称双极性电压产生电路的输入端，对称双极性电压产生电路的输出端连接高频交流激励信号产生电路的输入端，高频交流激励信号产生电路的输出端连接功率放大电路的输入端，功率放大电路的输出端连接放电电路的输入端；
[0007]放电电路的输出端连接阻抗式含水率传感器的正激励电极，阻抗式含水率传感器的负激励电极接模拟地，阻抗式含水率传感器的正负测量电极连接有效值电路的输入端，有效值电路的输出端连接微控制电路的输入端；
[0008]微控制电路的输出端分别连接高频交流激励信号产生电路和放电电路的输入端。
[0009]技术效果:本实用新型所提供的阻抗式含水率传感器检测装置在阻抗式传感器的两个激励电极之间施加激励信号，当流体从传感器内流过时，由于测量电极间阻抗的存在，根据电学原理可知，测量电极间产生电压，该电压与通过输油管路的油水介质阻抗成正比，而油水介质阻抗又直接取决于其中的含水率，因此后续电路很容易根据该电压获得原油含水率，其显见的优点是不仅测量准确，而且结构简捷，安装方便；
[0010]然而目前的阻抗式含水率测量仪由于激励信号不是严格对称，因此长期工作存在电荷积累，会形成误差，本实用新型利用MSP430系列单片机为信息处理核心，为阻抗式传感器提供交流对称激励信号，并控制阻抗式传感器的正负激励电极定时短接，实现激励电极上的积累电荷放电，该装置可以显著提高阻抗式含水率传感器的整体测量精度。【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1本实用新型所设计的阻抗式含水率传感器检测装置的结构框图；
[0012]图2为本实用新型中微控制电路的电路图；
[0013]图3本实用新型中基准电路的电路图；
[0014]图4本实用新型中对称双极性电压产生电路的电路图；
[0015]图5本实用新型中高频交流激励信号产生电路的电路图；
[0016]图6本实用新型中功率放大电路的电路图；
[0017]图7为阻抗式含水率传感器的结构图；
[0018]图8本实用新型中有效值电路的电路图；
[0019]图9本实用新型中放电电路的电路图。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，本实施例提供的一种阻抗式含水率传感器激励信号产生装置，包括基准电路、对称双极性电压产生电路、高频交流激励信号产生电路、功率放大电路、放电电路、有效值电路和微控制电路，其中:
[0022]基准电路的输出端连接对称双极性电压产生电路的输入端，对称双极性电压产生电路的输出端连接高频交流激励信号产生电路的输入端，高频交流激励信号产生电路的输出端连接功率放大电路的输入端，功率放大电路的输出端连接放电电路的输入端；
[0023]放电电路的输出端连接阻抗式含水率传感器的正激励电极，阻抗式含水率传感器的负激励电极接模拟地，阻抗式含水率传感器的正负测量电极连接有效值电路的输入端，有效值电路的输出端连接微控制电路的输入端；
[0024]微控制电路的输出端分别连接高频交流激励信号产生电路和放电电路的输入端。
[0025]图2为微控制电路的电路图，选用的芯片为MSP430F2111即U1，还包括由电阻，电容，二极管构成的复位电路；
[0026]图3为基准电路的电路图，主要由REF3140-4.096芯片即U2和电容构成；
[0027]图4为对称双极性电压产生电路的电路图，主要由三个LM358放大器，即U3、U4A、U4B及电容和电阻组成；
[0028]图5为高频交流激励信号产生电路的电路图，主要由MAX4051AESE多项模拟开关即U5、电容和电阻组成；
[0029]图6为功率放大电路的电路图，主要由0PA551FA功放即U6、电容和电阻组成；
[0030]图8为有效值电路的电路图，主要由AD620AR-S08仪表放大器即U7、有效值芯片AD637BR即U8、电阻和电容等组成；
[0031]图9为放电电路的电路图，主要由电阻、二极管、继电器和三极管构成；
[0032]MSP430F2111芯片的高频控制端口与图5中MAX4051AESE多项模拟开关的ADDA端连接，微控制电路定时产生中断，控制高频交流激励信号产生电路产生频率可调的对称双极性电压信号；MSP430F2111芯片的放电控制端口分别与图9中R13与R14连接，控制放电电路定时放电；[0033]MSP430F2111芯片的放电控制端口分别与图9中Rl3与R14连接，当MSP430F2111芯片的放电控制端口输出一个高电平时，三极管Ql导通，继电器通电吸合将簧片与模拟地相接，此时阻抗式含水率传感器的激励电极正极与负极短接，实现多余电荷放电，当MSP430F2111芯片的放电控制端口输出一个低电平时，三极管Ql阻断继电器失电，簧片弹回，此时激励电极正常工作；
[0034]REF3140-4.096 芯片输入 AVDD 为 5V 电压，经 REF3140-4.096 芯片处理后由 Vout端输出基准电压，电压值为4.096v ；
[0035]基准电压接入U3的REF-1N端，构成电压跟随电路，跟随电压直接接入U4A的正输入端，经过一个电阻后再接入U4B的负输入端，则U4B由REF-OUT (+)输出+4.096v的电压；而U4A由REF-OUT(-)输出-4.096v的电压，最终产生的±4.096v电压分别接到图5中MAX405IAESE多项模拟开关的XO和Xl端；
[0036]MSP430F2111芯片的高频控制端口与图5中MAX4051AESE多项模拟开关的ADDA端连接，MSP430F2111芯片的高频控制端口输出中断信号，MAX405IAESE多项模拟开关根据中断信号的频率不同输出不同频率的双极性电压，并由Excitation Signal端输出到图6中的0PA551FA功放的正输入端，经过功率放大后输出稳定的正负交替的4.096v激励电压给阻抗式含水率传感器的激励电极两端，当流体从传感器内流过时，测量电极两端产生输出电压信号；
[0037]上述电压信号分别接入AD620AR-S08仪表放大器的正负输入端转换为对地单极性电压信号，并输入至AD637BR芯片的Vin端，经过有效值处理后经Signal (out)端输出与含水率有关的直流有效值电压信号给微控制电路。
[0038]除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种阻抗式含水率传感器检测装置，其特征在于，包括基准电路、对称双极性电压产生电路、高频交流激励信号产生电路、功率放大电路、放电电路、有效值电路和微控制电路，其中: 所述基准电路的输出端连接对称双极性电压产生电路的输入端，所述对称双极性电压产生电路的输出端连接高频交流激励信号产生电路的输入端，所述高频交流激励信号产生电路的输出端连接功率放大电路的输入端，所述功率放大电路的输出端连接放电电路的输入端; 所述放电电路的输出端连接阻抗式含水率传感器的正激励电极，阻抗式含水率传感器的负激励电极接模拟地，所述阻抗式含水率传感器的正负测量电极连接有效值电路的输入端，所述有效值电路的输出端连接微控制电路的输入端； 所述微控制电路的输出端分别连接高频交流激励信号产生电路和放电电路的输入端。
【文档编号】G01N27/02GK203720131SQ201420007409
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】张文典 申请人:长春汽车工业高等专科学校