[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

说明书

本发明公开了一种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。本发明的测量含水率装置，其结构设计简单，包括X波段微波射频系统，喇叭天线，单片机和封装外壳；12V电源为X波段微波射频系统供电，该系统产生9.37GHz的微波信号，经过圆弧口径喇叭收发信号，并将信号特征参数输入单片机，单片机进行数据处理，通过WiFi连接云服务器，将数据传输到PC机和手机APP上，实现工业现场的远程含水率监测。本发明可实现远程在线含水率测量，简化工人操作，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于原油含水率测量技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

微波透射法是测量含水率较为普遍的方法之一。由于微波作用下，水的介电常数比油大很多，微波穿过含水的原油后，微波能量很大一部分被水分吸收和散射，因此通过建立微波能量损耗值和含水率之间的数值关系，即可通过微波能量损耗值反推原油含水率。

工业现场输油管道为无缝钢管(内径62mm，外径73mm)，微波无法穿透金属；矩形喇叭天线无法与钢管贴合，一部分微波泄露到空气中。

原油开采现场地处偏远，一般由一到两位工人驻守开采现场，定时现场采集原油，进行含水率检测，费时费力。

云服务器为了更好地提供服务，不会允许设备24小时在线登录，会对一部分设备进行下线处理，实时监测难度较大。

发明内容

本发明的目的在于简化工人操作，实现原油含水率高精度，远距离，实时传输，提供一种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。

本发明采用如下技术方案来实现的：

基于微波透射法的远程原油含水率测量装置，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。

本发明进一步的改进在于，X波段微波射频系统由12V电源供电。

本发明进一步的改进在于，X波段微波射频系统用于产生9.37GHz的微波信号。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，X波段微波射频系统通过射频SMA-50KF接头接入喇叭天线。

本发明进一步的改进在于，测量油管为与原油输油管连接的聚四氟乙烯管。