[发明专利]基于微波透射法的远程原油含水率测量装置及其测量方法

权利要求书

1.基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，其特征在于，包括X波段微波射频系统、喇叭天线和单片机；

喇叭天线包括发射端的喇叭天线和接收端的喇叭天线，测量时，两个喇叭天线呈180°布置在测量油管的周向上，X波段微波射频系统用于产生微波信号，包括锁相信号源，锁相信号源之后连接由可变增益放大器、信号功率放大器、耦合器、检波器和低通滤波器组成的闭合回路，耦合器将功率放大后的信号传输到检波器和低通滤波器，可变增益放大模块通过电压信号的变化调整增益值，保证微波信号发射主路功率大于等于20dBm；微波信号经过隔离器和耦合器将微波信号分成两路，一路经过检波器和低通滤波器输入信号处理电路，另一路由发射端的喇叭天线发送，经过隔离器，由接收端的喇叭天线接收，经过检波器和低通滤波器输入信号处理电路；信号输出进入单片机，然后将数据发送到云服务器，进行含水率实时检测；

X波段微波射频系统用于产生9.37GHz的微波信号；

单片机采用STM3F103单片机，STM3F103单片机通过AD转换芯片和ESP8266芯片将数据发送到云服务器；

单片机利用实验所得数据三次样条曲线插值拟合的曲线，计算含水率，并通过云服务器Onenet将数据在PC端和手机APP端以数值和曲线的形式展现出来，且传输数据实时显示；工作时，判断单片机是否与云服务器Onenet建立连接，通过独立看门狗定时，在设定时间后自动重连服务器Onenet；

喇叭天线选择波导型号为BJ100，尺寸确定如下：BJ100长度a＝22.86mm，宽b＝10.16mm，传输微波信号波长λ＝32mm，根据以下公式得到：

其中，A为矩形喇叭口径长边，B为矩形喇叭口径短边，ε_ap取50％，G为喇叭增益。

2.根据权利要求1所述的基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，其特征在于，X波段微波射频系统由12V电源供电。

3.根据权利要求1所述的基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，其特征在于，该装置除两个喇叭天线外，均封装在封装外壳内，且封装后的整体尺寸为263*182*95mm。

4.根据权利要求1所述的基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，其特征在于，X波段微波射频系统通过射频SMA-50KF接头接入喇叭天线。

5.根据权利要求1所述的基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，其特征在于，测量油管为与原油输油管连接的聚四氟乙烯管。

6.基于微波透射法的远程原油含水率测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至5中任一项所述的基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，包括如下步骤：

步骤1：在出油口处外接尺寸相匹配的测量油管，测量油管和原油输油管采用螺纹配合；

步骤2：将喇叭天线无缝贴合测量油管，并固定；两个喇叭天线安装角度为180度，保证喇叭口径对中；

步骤3：X波段微波射频系统产生的微波信号经过发射端的喇叭天线发射，测量油管内含水原油的吸收，以及接收端的喇叭天线接收，发射与接收两路信号通过单片机数据处理，发送数据至云服务器，在移动终端上呈现曲线图和相关数据，实时监测含水率变化。