[发明专利]一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法

说明书

本发明提供了一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法，属于传感器与检测技术领域，测量仪包括：传感器光源模块(1)、光纤敏感模块(2)和信号处理模块(3)。传感器光源模块(1)的发出两种分别为油和水的特征吸收峰波长的激光并将其整合到一个通道内，通过光纤敏感模块(2)传输到待测油品(4)中并产生红外吸收作用，光纤敏感模块(2)将两种红外吸收光收集并传入信号处理模块(3)中，通过信号处理模块(3)获得两种红外吸收光的光谱特性曲线并对其进行信号处理分析得到待测油品(4)的含水率。本发明相较于传统的油品含水率测量仪，拥有高精度、传输特性良好、便捷、光能利用率高、成本低的技术优点。

技术领域

本发明涉及传感器与检测技术领域，尤其涉及一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法。

背景技术

油品含水直接影响油品的生产、运输、储存和使用。一般来说油品中含水存在以下危害:

(1)轻质燃料油中含有水分，则使冰点升高，低温流动性能变坏，如航空燃料在高空飞行，则产生冰堵塞输油管，使供油中断。

(2)润滑油含水则在冬季冻结成冰粒，堵塞输油管道和过滤网，在发动机的某些部分冻结后还会增加机件的磨损。

(3)电气用油中有水，则会因水的存在而降低其介电性能，严重的会引起短路，甚至烧毁设备。

(4)汽油在生产与储运过程中容易有水分，特别是大型油罐底部的汽油的水分含量大，当加完油后，汽车在行走过程中如果突然死火或抖动厉害，那么很可能是含水汽油。

目前用于待测油品含水率测量的仪器有：射线法含水率测量仪、短波型含水率测定仪、电容式含水率测定仪、射频法含水率测量仪。

射线法含水率测量仪的原理是：放射性同位素放射出的γ射线穿过介质时，其强度要衰减，衰减的大小随介质的不同而不同，即取决于介质对γ射线的质量吸收系数和介质的密度。放射性同位素发出的γ射线源在穿透被测对象(油品)时，与油品相互作用，γ射线的强度(数目)将发生变化，这种变化通过射线探测器探测出来，并经电路放大整形和单片机的计数处理得到含水率。但射线法由于油和水的吸收系数相差不大，因此测量精度不高，且存在射线辐射的危险，容易对使用及管理人员的人身造成伤害，而且存在造价高，使用和维修困难等问题。

短波型含水率测定仪是将电能以电磁波的形式辐射到以乳化状态存在的油水介质中，根据油、水对短波吸收能力的不同来检测油水乳化液中的含水量。短波式含水率测定仪要求振荡器的振荡频率稳定性较高，且易受内部复杂成分的干扰，严重影响测量时的精度，且此方法成本高，使用和维护困难。

电容式含水率测定仪的测量原理是:油和水的介电常数不同，并且差距很大，电容法就是利用油和水的这个参数特点来测定含水率大小的。油中含水量增加会导致介电常数增大，而两极板间的电容就会随之增高，就会进而改变振荡频率，通过测量振荡频率就可以测得介质的含水率值。但是一般来说电容式传感器的电容量很小，寄生电容和外界环境的变化都会影响到电容传感器的精度。而且电容法的量程范围小、可调性差，仅适合于含水率低于30％的油田。

射频法含水率测量仪的原理是：水和油两者的介电常数相差很大，因而所呈现的射频阻抗特性差异也很大，当射频信号经天线传到以油水混合液为介质的负载时，该负载阻抗随着混合液中不同的油水比而变化，通过电流互感器检测出由阻抗变化引起的电流变化从而测出原油含水率。实验证明，在射频约为10MHz时，油和水的射频阻抗特性差别最大，故射频一般设计成10MHz。这样就造成电路复杂且成本较大，并受环境的影响而难以实现高精度检测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于红外光谱法的油品含水率测量仪及测量方法，解决了现有技术中油品含水率测试仪精度低、成本高、维修困难和传输性能差的问题。