專利名稱：一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種持液率測(cè)量裝置，特別是關(guān)于一種用于指示兩相流管道中氣液比例的電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
目前，已經(jīng)局部范圍使用的探針?lè)ǔ忠郝蕼y(cè)量設(shè)備主要由信號(hào)發(fā)生器、含有探針管段、信號(hào)處理電路然后接數(shù)據(jù)采集卡工作。所有文獻(xiàn)中所提到的信號(hào)發(fā)生器部分都采用市面上可買到的現(xiàn)成函數(shù)發(fā)生器，價(jià)格高，尺寸大，負(fù)載能力低，往往必須降低工作頻率以增大探針的阻抗大小，降低負(fù)載。而水的導(dǎo)電特性決定了頻率降低之后，容抗分量增加，此時(shí)強(qiáng)行將其視為純電阻將增加持液率的測(cè)量誤差。而且現(xiàn)在使用的信號(hào)處理電路部分也均采用了傳統(tǒng)橋式二極管整流、濾波等過(guò)程，得到直流信號(hào)以供數(shù)據(jù)采集卡采集。但是，傳統(tǒng)的處理方法對(duì)于信號(hào)源頻率要求比較嚴(yán)格，頻率的改變和不穩(wěn)定會(huì)影響已調(diào)試好的整流電路，對(duì)信號(hào)源及線路的抗干擾能力比較差，并且輸出直流信號(hào)并不穩(wěn)定，波紋擾動(dòng)較大。另外，過(guò)低的頻率與多相流的變化頻率相差過(guò)近，配上抗干擾較差的信號(hào)處理電路，應(yīng)用傳統(tǒng)的濾波方式很難兼顧穩(wěn)定的輸出和快速的響應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量精度較高，能兼顧輸出信號(hào)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于它包括一信號(hào)發(fā)生器、一探針和一信號(hào)處理器，所述信號(hào)發(fā)生器內(nèi)含有一信號(hào)發(fā)生集成器和一音頻功率放大器；所述信號(hào)處理器內(nèi)含有一高速運(yùn)算放大器和一交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器；所述信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)發(fā)生集成電路輸出高頻正弦波信號(hào)，該正弦波信號(hào)經(jīng)所述音頻功率放大器將其功率放大后，為所述探針提供高頻信號(hào)；所述信號(hào)處理器串聯(lián)在由所述信號(hào)發(fā)生器和探針組成的回路中，所述探針將探測(cè)到的各種持液率下的高頻交流電流信號(hào)傳輸至所述信號(hào)處理器內(nèi)，經(jīng)所述高速運(yùn)算放大器將交流電流信號(hào)正比例轉(zhuǎn)化為交流電壓信號(hào)，再經(jīng)所述交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其有效值大小相同的直流電壓信號(hào)后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集分析。所述信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)發(fā)生集成器采用型號(hào)為ICL8038的信號(hào)發(fā)生集成器；所述音頻功率放大器采用型號(hào)為SSM2211的音頻功率放大器。所述信號(hào)處理器中的高速運(yùn)算放大器采用型號(hào)為CA3140的高速運(yùn)算放大器；所述交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD536的交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器。所述探針采用導(dǎo)電介質(zhì)不銹鋼絲作為探針。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于信號(hào)發(fā)生器采用由信號(hào)發(fā)生集成器和音頻功率放大器組成，其輸出的高頻正弦波信號(hào)經(jīng)音頻功率放大器放大后，不僅提高了信號(hào)發(fā)生器的負(fù)載能力，同時(shí)，增大了信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，因此，更大抑制了探針容抗成分的干擾，提高了持液率的測(cè)量穩(wěn)定的精度，從而探針可以工作在更高的頻率下。2、本發(fā)明由于信號(hào)發(fā)生器負(fù)載能力更強(qiáng)，因此，可以工作在更高的信號(hào)頻率下， 更好的抑制探針中的容抗成分，具有更強(qiáng)的抗干擾能力，更好的兼顧了輸出直流信號(hào)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。3、本發(fā)明由于采用信號(hào)處理器由高速運(yùn)算放大器和交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器組成，簡(jiǎn)化了信號(hào)處理器電路的同時(shí)，也大大增強(qiáng)了對(duì)不同頻率的適用性，在無(wú)需改動(dòng)任何電路的情況下，做到能對(duì)不同頻率信號(hào)進(jìn)行處理，以處理不同頻率狀況下的各種類型的電導(dǎo)探針。4、本發(fā)明由于采用由信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)處理器和探針組成測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩相流管道中氣液比例進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大簡(jiǎn)化了信號(hào)源和信號(hào)處理電路，縮小了電路的體積，使探針持液率測(cè)量設(shè)備可以小型化。5、本發(fā)明由于采用型號(hào)為AD536的交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出交流電壓信號(hào)進(jìn)行處理，因此可以將更加理想的直流電壓信號(hào)提供給數(shù)字采集卡進(jìn)行采集。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于兩相流管道中氣液比例測(cè)量應(yīng)用中。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括一信號(hào)發(fā)生器1、一探針2和一信號(hào)處理器3，其中，信號(hào)發(fā)生器1內(nèi)含有一信號(hào)發(fā)生集成器4和一音頻功率放大器5 ；信號(hào)處理器3內(nèi)含有一高速運(yùn)算放大器6和一 RMS-DC (交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值)轉(zhuǎn)換器7。信號(hào)發(fā)生器1中的信號(hào)發(fā)生集成電路4輸出高頻正弦波信號(hào)，該正弦波信號(hào)經(jīng)音頻功率放大器5將其功率放大后，作為信號(hào)發(fā)生器1的輸出信號(hào)源，為探針2提供高頻信號(hào)。這樣，經(jīng)音頻功率放大器5放大后的正弦波信號(hào)不僅能提高信號(hào)發(fā)生器1的負(fù)載能力， 而且增大了信號(hào)發(fā)生器1的輸出頻率。信號(hào)處理器3串聯(lián)在由信號(hào)發(fā)生器1和探針2組成的回路中，探針2將探測(cè)到的各種持液率下的高頻交流電流信號(hào)傳輸至信號(hào)處理器3內(nèi)，經(jīng)高速運(yùn)算放大器6將交流電流信號(hào)正比例轉(zhuǎn)化為交流電壓信號(hào)，再經(jīng)RMS-DC轉(zhuǎn)換器7將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其有效值大小相同的直流電壓信號(hào)，并將更加理想的直流電壓信號(hào)傳輸至現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集分析。上述實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生器1中的信號(hào)發(fā)生集成器4可以采用型號(hào)為ICL8038的信號(hào)發(fā)生集成器；音頻功率放大器5可以采用型號(hào)為SSM2211的音頻功率放大器。上述各實(shí)施例中，信號(hào)處理器3中的高速運(yùn)算放大器6可以采用型號(hào)為CA3140的高速運(yùn)算放大器；RMS-DC轉(zhuǎn)換器7可以采用型號(hào)為AD536的RMS-DC轉(zhuǎn)換器。上述各實(shí)施例中，探針2采用導(dǎo)電介質(zhì)不銹鋼絲作為探針，在高頻交流信號(hào)下，探針2的容抗分量基本可以忽略不計(jì)，可將探針2近似成純電阻，探針2的電阻隨持液率的增加而減小，交流電流的有效值則隨著增大。上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于它包括一信號(hào)發(fā)生器、一探針和一信號(hào)處理器，所述信號(hào)發(fā)生器內(nèi)含有一信號(hào)發(fā)生集成器和一音頻功率放大器；所述信號(hào)處理器內(nèi)含有一高速運(yùn)算放大器和一交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器；所述信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)發(fā)生集成電路輸出高頻正弦波信號(hào)，該正弦波信號(hào)經(jīng)所述音頻功率放大器將其功率放大后，為所述探針提供高頻信號(hào)；所述信號(hào)處理器串聯(lián)在由所述信號(hào)發(fā)生器和探針組成的回路中，所述探針將探測(cè)到的各種持液率下的高頻交流電流信號(hào)傳輸至所述信號(hào)處理器內(nèi)，經(jīng)所述高速運(yùn)算放大器將交流電流信號(hào)正比例轉(zhuǎn)化為交流電壓信號(hào)，再經(jīng)所述交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其有效值大小相同的直流電壓信號(hào)后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集分析。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于所述信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)發(fā)生集成器采用型號(hào)為ICL8038的信號(hào)發(fā)生集成器；所述音頻功率放大器采用型號(hào)為SSM2211的音頻功率放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于所述信號(hào)處理器中的高速運(yùn)算放大器采用型號(hào)為CA3140的高速運(yùn)算放大器；所述交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD536的交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于所述信號(hào)處理器中的高速運(yùn)算放大器采用型號(hào)為CA3140的高速運(yùn)算放大器；所述交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD536的交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于所述探針采用導(dǎo)電介質(zhì)不銹鋼絲作為探針。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電導(dǎo)探針持液率測(cè)量?jī)x，其特征在于它包括信號(hào)發(fā)生器、探針和信號(hào)處理器；信號(hào)發(fā)生器中的信號(hào)發(fā)生集成電路輸出高頻正弦波信號(hào)，經(jīng)音頻功率放大器將其功率放大后為探針提供高頻信號(hào)；信號(hào)處理器串聯(lián)在由信號(hào)發(fā)生器和探針組成的回路中，探針將探測(cè)到的高頻交流電流信號(hào)傳輸至信號(hào)處理器內(nèi)，經(jīng)信號(hào)處理器內(nèi)的高速運(yùn)算放大器將交流電流信號(hào)正比例轉(zhuǎn)化為交流電壓信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)處理器內(nèi)的交流電壓轉(zhuǎn)直流有效值轉(zhuǎn)換器將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其有效值大小相同的直流電壓信號(hào)后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集分析。本發(fā)明能抑制探針容抗成分的干擾，提高持液率的測(cè)量穩(wěn)定的精度。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于兩相流管道中氣液比例測(cè)量應(yīng)用中。
文檔編號(hào)G01N27/02GK102169101SQ20111000673
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者于達(dá), 馮瑋, 吳海浩, 周曉紅, 姜念琛, 宮敬, 李新仲, 李曉平, 李清平, 王濤, 鄧道明 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中國(guó)石油大學(xué)(北京), 中海石油研究中心