專利名稱：電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體濃度測量裝置，具體涉及一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
流動交混測量需要對流體中不同成分進(jìn)行區(qū)分和精確的比例測量， 一般 情況下均采用化學(xué)示蹤劑法，利用電導(dǎo)電極測量化學(xué)示蹤劑的濃度換算為流場交混因子。當(dāng)溫度一定時，電介質(zhì)溶液中電極間的電阻R (Q)與電極間 的距離L (cm)成正比，與電極的面積A (cm2)成反比，即R=pL/A，式中 p為電導(dǎo)率，單位為Ocm，式中其它兩個量L和A在電極制作完成后就可以 確定下來，這樣每個電極就可以測量一定溫度下的流體濃度變化，從而進(jìn)一 步計算出流場交混因子。目前測量濃度的設(shè)備均為儀器級的單個電導(dǎo)電極(例如電導(dǎo)率儀)，如 果全部采用類似設(shè)備進(jìn)行流動交混測量，不僅經(jīng)濟(jì)成本過高，而且標(biāo)準(zhǔn)電極 不便于在流場內(nèi)安裝，也不能滿足流動交混測量的快速、連續(xù)要求。另外， 在測量過程中，溫度變化也會對流場中電解質(zhì)的濃度有影響，影響測量結(jié)果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以連續(xù)、快速得到流場中各測量點的準(zhǔn)確 變化，電導(dǎo)電極便于安裝，可有效排除溫度變化對流場中電解質(zhì)濃度影響的 電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)。本發(fā)明所述的電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，它包括多個電導(dǎo)電極、多個 溫度探頭以及一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；該系統(tǒng)還包括一個與多個電導(dǎo)電極、多個 溫度探頭以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別相連的測量變送系統(tǒng)；所述的測量變送系統(tǒng) 包括與電導(dǎo)電極數(shù)量一致的鬼導(dǎo)電極測量通道和與溫度探頭數(shù)量一致的溫 度測量通道；所述的每一個電導(dǎo)電極測量通道包括振蕩器、信號放大電路、 檢波電路及信號隔離電路，振蕩器對電導(dǎo)電極激勵供電并消除電極極化，信 號放大電路接收并放大電導(dǎo)電極發(fā)出的電壓信號，檢波電路對信號放大電路 輸出的信號進(jìn)行過濾并消除高頻干擾信號；信號隔離電路將由檢波電路輸入 的電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電磁干擾；所述的每一個溫度測
量通道包括恒流電路、信號放大電路、信號隔離電路，恒流源電路對溫度探 頭激勵供電，信號放大電路接收并放大溫度探頭發(fā)出的電壓信號，信號隔離 電路將由信號放大電路輸入的電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電 磁干擾。如上所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，所述的每一個電導(dǎo)電極測 量通道均與兩個供電電源模塊相連， 一個電源模塊給振蕩器、信號放大電路、 檢波電路以及信號隔離電路輸入端供電，另一個電源模塊給信號隔離電路輸 出端供電；如上所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，所述的每一個溫度測量通 道均與兩個供電電源模塊相連， 一個電源模塊給恒流源電路、信號放大電路、 信號隔離電路中輸入端供電，另一個電源模塊給信號隔離電路中輸出端供 電。如上所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，所述的電導(dǎo)電極包括兩個 平行地嵌在玻璃保護(hù)套內(nèi)、分別與電極導(dǎo)線相連的鉑金片，玻璃保護(hù)套與塑 料基座固定連接，在塑料基座上設(shè)有螺栓孔。如上所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，所述的電極導(dǎo)線為聚四氟 乙烯絕緣層銅鍍銀11/0.2導(dǎo)線。如上所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，所采用的溫度探頭為Pt100熱敏電阻。本發(fā)明的效果在于本發(fā)明所述的電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，包括一 個測量變送系統(tǒng)，其各個測量通道為模塊化，便于更換和擴(kuò)展；各測量通道不含A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，輸出信號隨被測溶液連續(xù)實時變化，數(shù)據(jù)的處理、計算由后端高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成，各測量通道可靠性、數(shù)據(jù)的 實時性大為提高。通過與電導(dǎo)電極對應(yīng)連接的電導(dǎo)電極測量通道實現(xiàn)對流場 中電解質(zhì)濃度的快速、連續(xù)測量，并將測量結(jié)果實時傳送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 測量變送系統(tǒng)中還包括溫度探頭及與其相連的溫度測量通道，用于對測量結(jié) 果的溫度補(bǔ)償。本發(fā)明中電導(dǎo)電極結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝使用，適合在流場的狹窄空間內(nèi)密集安裝，電極常數(shù)穩(wěn)定性、 一致性良好，電極常數(shù)保持在0.5 ±10%范圍內(nèi)，電極測量精度0.1%。采用的電極導(dǎo)線為電極專用聚四氟乙烯 絕緣層銅鍍銀11/0.2導(dǎo)線，提高電極導(dǎo)線在水中的絕緣性，電極導(dǎo)線絕緣達(dá)
到20M Q 。


圖l為一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種電導(dǎo)電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為一種電導(dǎo)電極測量通道結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為一種溫度測量通道結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.鉑金片；2.玻璃保護(hù)套；3.塑料基座；4.螺栓孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明所述的電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，它包括多個電 導(dǎo)電極，多個溫度探頭， 一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 一個與多個電導(dǎo)電極、多個溫 度探頭以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別相連的測量變送系統(tǒng)。該測量變送系統(tǒng)包括與 電導(dǎo)電極數(shù)量一致的電導(dǎo)電極測量通道和與溫度探頭數(shù)量一致的溫度測量通道。如圖2所示，電導(dǎo)電極包括兩個平行地嵌在玻璃保護(hù)套2內(nèi)、分別與電 極導(dǎo)線焊接相連的鉑金片1，玻璃保護(hù)套2與塑料基座3粘接固定，在塑料 基座3上設(shè)有螺栓孔4。電極導(dǎo)線為聚四氟乙烯絕緣層銅鍍銀11/0.2導(dǎo)線。 采用的鉑金片表面經(jīng)過表面光潔度處理和抗氧化處理。玻璃保護(hù)套2用于支 撐保護(hù)鉑金片1;電導(dǎo)電極通過在螺栓穿過在塑料基座3上設(shè)有螺栓孔4安 裝固定在流場內(nèi)。如圖3所示，每一個電導(dǎo)電極測量通道包括振蕩器、信號放大電路、檢 波電路及信號隔離電路，振蕩器對電導(dǎo)電極激勵供電并消除電極極化，信號 放大電路接收并放大電導(dǎo)電極發(fā)出的電壓信號，檢波電路對信號放大電路輸 出的信號進(jìn)行過濾并消除高頻干擾信號；信號隔離電路將由檢波電路輸入的 電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電磁干擾，信號隔離電路輸出給數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)的電壓信號為0~5V。每一個電導(dǎo)電極測量通道均與兩個供電電 源模塊相連， 一個電源模塊給振蕩器、信號放大電路、檢波電路以及信號隔 離電路輸入端供電，另一個電源模塊給信號隔離電路輸出端供電。如圖4所示，每一個溫度測量通道包括恒流電路、信號放大電路、信號
隔離電路，恒流源電路對溫度探頭激勵供電，信號放大電路接收并放大溫度 探頭發(fā)出的電壓信號，信號隔離電路將由信號放大電路輸入的電壓信號輸出 到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電磁干擾，信號隔離電路輸出給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 電壓信號為0—5V。每一個溫度測量通道均與兩個供電電源模塊相連， 一個 電源模塊給恒流源電路、信號放大電路、信號隔離電路中輸入端供電，另一 個電源模塊給信號隔離電路中輸出端供電。采用的溫度探頭為PtlOO熱敏電 阻，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化。測量變送系統(tǒng)各個測量通道均采用純模擬電橋電路，均由單獨(dú)電源供 電，以防止相互之間干擾。在流動交混測量試驗中，采用的電導(dǎo)電極的數(shù)量及安裝、溫度探頭的數(shù) 量及安裝根據(jù)待測流場的具體情況(如尺寸、形狀等)以及測量要求確定。例如，在直徑為l米的圓柱形流體通道內(nèi)，在圓平面上均勻布置安裝120個 電導(dǎo)電極，在流場內(nèi)延流體流動方向間隔布置10個溫度探頭。在試驗開始前，先在制備好的校準(zhǔn)溶液中對電導(dǎo)電極進(jìn)行常數(shù)標(biāo)定，然后把標(biāo)定好的電 極常數(shù)輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中作為計算依據(jù)。再將標(biāo)定好的電導(dǎo)電極采用螺 栓緊固到流場中，電導(dǎo)電極的安裝需要能夠經(jīng)受住流場中流體的沖刷，電極 導(dǎo)線安裝位置應(yīng)該在電導(dǎo)電極下游，避免影響電導(dǎo)電極的測量。進(jìn)行流動交混測量試驗時，在流道中注入KC1溶液示蹤劑，當(dāng)示蹤劑進(jìn)入流場后，介質(zhì) 電導(dǎo)率發(fā)生變化，電導(dǎo)電極的電導(dǎo)率信號經(jīng)過電導(dǎo)電極測量通道轉(zhuǎn)化為0 5V電壓信號后輸入至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量磁電壓信號，再用 預(yù)存的電導(dǎo)電極常數(shù)計算出電導(dǎo)率值。溫度探頭產(chǎn)生的與溫度有關(guān)的電壓信 號經(jīng)過溫度測量通道轉(zhuǎn)化為0 5V電壓信號輸入至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)計算出測量點的溫度值。最后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對計算所得的電導(dǎo)率，經(jīng)過 計算所得的溫度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償，得到較精確的溶液濃度值。在得到個測量 點的溶液濃度值后，與注入示蹤劑前的流場本底濃度比較，得到個測量點的 濃度變化值，再通過質(zhì)量守恒方程，得出每個測量點的介質(zhì)來自流道的份額， 進(jìn)而得到流場的流動交混因子。
權(quán)利要求
1. 一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，它包括多個電導(dǎo)電極、多個溫度探頭以及一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括一個與多個電導(dǎo)電極、多個溫度探頭以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別相連的測量變送系統(tǒng)；所述的測量變送系統(tǒng)包括與電導(dǎo)電極數(shù)量一致的電導(dǎo)電極測量通道和與溫度探頭數(shù)量一致的溫度測量通道；所述的每一個電導(dǎo)電極測量通道包括振蕩器、信號放大電路、檢波電路及信號隔離電路，振蕩器對電導(dǎo)電極激勵供電并消除電極極化，信號放大電路接收并放大電導(dǎo)電極發(fā)出的電壓信號，檢波電路對信號放大電路輸出的信號進(jìn)行過濾并消除高頻干擾信號；信號隔離電路將由檢波電路輸入的電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電磁干擾；所述的每一個溫度測量通道包括恒流電路、信號放大電路、信號隔離電路，恒流源電路對溫度探頭激勵供電，信號放大電路接收并放大溫度探頭發(fā)出的電壓信號，信號隔離電路將由信號放大電路輸入的電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并預(yù)防外界電磁干擾。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，其特征在 于所述的每一個電導(dǎo)電極測量通道均與兩個供電電源模塊相連， 一個電源 模塊給振蕩器、信號放大電路、檢波電路以及信號隔離電路輸入端供電，另 一個電源模塊給信號隔離電路輸出端供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，其特征在 于所述的每一個溫度測量通道均與兩個供電電源模塊相連， 一個電源模塊 給恒流源電路、信號放大電路、信號隔離電路中輸入端供電，另一個電源模 塊給信號隔離電路中輸出端供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，其特征在 于所述的電導(dǎo)電極包括兩個平行地嵌在玻璃保護(hù)套(2)內(nèi)、分別與電極 導(dǎo)線相連的鉑金片(1)，玻璃保護(hù)套(2)與塑料基座(3)固定連接，在塑 料基座(3)上設(shè)有螺栓孔(4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，其特征在 于所述的電極導(dǎo)線為聚四氟乙烯絕緣層銅鍍銀11/0.2導(dǎo)線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，其特征在 于所采用的溫度探頭為PtlOO熱敏電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)。它包括多個電導(dǎo)電極、多個溫度探頭以及一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；該系統(tǒng)還包括一個與多個電導(dǎo)電極、多個溫度探頭以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別相連的測量變送系統(tǒng)；所述的測量變送系統(tǒng)包括與電導(dǎo)電極數(shù)量一致的電導(dǎo)電極測量通道和與溫度探頭數(shù)量一致的溫度測量通道。本發(fā)明的電導(dǎo)電極流動交混測量系統(tǒng)，可以連續(xù)、快速得到流場中各測量點的準(zhǔn)確變化，電導(dǎo)電極便于安裝，可有效排除溫度變化對流場中電解質(zhì)濃度影響。
文檔編號G01N27/06GK101398400SQ20071015205
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者藝 丁, 濤 尹, 楊來生, 盛 王 申請人:中國核動力研究設(shè)計院