一种含水率和电导率检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及材料参数检测技术领域，具体为一种含水率和电导率检测系统，其能够实现含水率、矿化度的全范围检测，保证检测精确度，同时，本实用新型专利技术还提供了对应的检测方法，其包括双面微带电路和检测电路，双面微带电路包括屏蔽接地层，屏蔽接地层一面设置有测量侧电路、另一面设置有参考侧电路，测量侧电路与参考侧电路均包括绝缘层和导线，检测电路包括连接微处理器的信号发生器，信号发生器连接功分器输入端，功分器的两个输出端和接地端分别电控连接参考导线一端、测量导线一端、屏蔽接地层一端，参考导线另一端通过移相器连接鉴幅鉴相器的一个输入端，测量导线另一端、屏蔽接地层另一端分别连接鉴幅鉴相器的另一个输入端和接地端。

A water content and conductivity detection system

The utility model relates to the technical field of material parameter detection, in particular to a water content and conductivity detection system, which can realize the full range detection of water content and salinity, and ensure the detection accuracy. At the same time, the utility model also provides the corresponding detection method, which includes double-sided microstrip circuit and detection circuit, double-sided microstrip circuit including shielding ground plane and shielding ground plane One side is provided with a measurement side circuit and the other side is provided with a reference side circuit. Both the measurement side circuit and the reference side circuit include an insulating layer and a wire. The detection circuit includes a signal generator connected with a microprocessor. The signal generator is connected with the input terminal of the power divider. The two output terminals and the ground terminal of the power divider are respectively electrically controlled to connect one end of the reference wire, one end of the measurement wire, and one end of the shielding ground plane The other end of the reference wire is connected with one input end of the amplitude and phase discriminator through the phase shifter, and the other end of the measuring wire and the other end of the shielding ground layer are respectively connected with the other input end and the ground end of the amplitude and phase discriminator.

【技术实现步骤摘要】
一种含水率和电导率检测系统
本技术涉及材料参数检测
，具体为一种含水率和电导率检测系统。
技术介绍
在石油、化工等很多行业，生产过程中都需要对材料的含水率和电导率进行检测，尤其是石油行业，原油的含水率和矿化度是非常重要的指标，不仅跟生产效益直接相关，也是地层数据分析的重要数据。目前传统的检测方法主要有阻抗法、电容法、射频衰减法等，这些方法都存在的主要问题有：不能实现0~100%全范围检测，尤其是高含水条件下的检测；受矿化度影响非常大，高矿化度情况下无法检测；整体检测精度较低。
技术实现思路
为了解决现有含水率和矿化度不能全范围、精确检测的问题，本技术提供了一种含水率和电导率检测系统，其能够实现含水率、矿化度的全范围检测，保证检测精确度。其技术方案是这样的：一种含水率和电导率检测系统，其特征在于，其包括双面微带电路和检测电路，所述双面微带电路包括屏蔽接地层，所述屏蔽接地层一面设置有测量侧电路、另一面设置有参考侧电路，所述测量侧电路与所述参考侧电路均包括绝缘层和导线，所述测量侧电路的测量导线与所述参考侧电路的参考导线长度、材质均一致，所述检测电路包括连接微处理器的信号发生器，所述信号发生器连接功分器输入端，所述功分器的两个输出端和接地端分别电控连接所述参考导线一端、所述测量导线一端、所述屏蔽接地层一端，所述参考导线另一端通过移相器连接鉴幅鉴相器的一个输入端，所述测量导线另一端、屏蔽接地层另一端分别连接所述鉴幅鉴相器的另一个输入端和接地端，所述鉴幅鉴相器的输出端连接所述微处理器，所述测量侧电路接触被测介质，所述参考侧电路接触空气或者接触低介电常数材料。其进一步特征在于，所述测量侧电路的测量侧绝缘层与所述参考侧电路的参考侧绝缘层材质相同且厚度一致；所述信号发生器输出200-960MHz的可变频率信号，所述功分器分出1:1两路信号分别输出给所述测量侧电路与所述参考侧电路；所述测量导线一端通过一根贯穿所述测量侧绝缘层、所述屏蔽接地层、所述参考侧绝缘层的高频屏蔽线连接所述功分器，所述测量导线另一端通过另一根贯穿所述测量侧绝缘层、所述屏蔽接地层、所述参考侧绝缘层的高频屏蔽线连接所述鉴幅鉴相器；所述屏蔽接地层上开有与所述高频屏蔽线配合的密封绝缘过孔；所述参考侧电路侧设置有密封罩壳，所述密封罩壳内填充有所述低介电常数材料；所述微处理器连接通讯电路。采用本技术的系统后，通过设置接触被测介质的测量侧电路，接触空气或者接触低介电常数材料参考侧电路，功分器分配的微波信号经过长度、材质均一致测量导线与参考导线，根据被测介质是否含水或矿物质得到测量导线上的微波信号与参考导线上的微波信号变化，通过鉴幅鉴相器比较可以得到精确的检测结果，移相器可以调节参考导线上微波信号的相位，起到标定调零作用，实现含水率、矿化度的全范围检测；进一步的，测量侧绝缘层与参考侧绝缘层材质相同且厚度一致，功分器分出1:1两路信号，使得检测更加精确可靠，而且在不同温度下，虽然绝缘层材料的介电常数发生变化，但是测量侧电路与参考侧电路带来的相位变化是同等的，可以自动补偿温度带来的系统测量误差，保证测量结构的准确。附图说明图1为本技术原理图；图2为双面微带电路具体结构示意图。具体实施方式见图1，图2所示，一种含水率和电导率检测系统，其包括双面微带电路和检测电路，双面微带电路包括屏蔽接地层3，屏蔽接地层3一面设置有测量侧电路、另一面设置有参考侧电路，测量侧电路包括测量侧绝缘层2与测量导线1，参考侧电路均包括参考侧绝缘层4和参考导线5，测量侧电路的测量导线1与参考侧电路的参考导线5长度、材质均一，测量侧绝缘层2参考侧绝缘层4材质相同且厚度一致，检测电路包括连接微处理器的数字高频信号发生器，数字高频信号发生器连接高频功分器输入端，高频功分器的两个输出端OUT1、OUT2和接地端GND分别电控连接参考测量导线1一端、参考导线5一端、屏蔽接地层3一端，参考导线5另一端通过移相器连接鉴幅鉴相器的一个输入端IN2，测量导线1另一端、屏蔽接地层3另一端分别连接鉴幅鉴相器的另一个输入端IN1和接地端GND，鉴幅鉴相器的输出端输出相位信号和幅度信号给微处理器，测量侧电路接触被测介质，参考侧电路接触空气或者接触低介电常数材料，低介电常数材料即介电常数k比较低（低于二氧化硅，k=3.9）的电介质，主要应用在微电子领域，当接触低介电常数材料时，需要在外面设置密封罩壳，然后在密封罩壳内填充有低介电常数材料。由于测量侧电路需要与被测介质接触，且被测介质为原油等液体，为了保证能够可靠检测，需要将测量导线两端引出到参考侧电路一侧后与高频功分器、鉴幅鉴相器电控连接，因此采用了如下结构：测量导线1一端通过一根贯穿测量侧绝缘层2、屏蔽接地层3、参考侧绝缘层4的测量侧高频屏蔽线7连接高频功分器，测量导线1另一端通过另一根贯穿测量侧绝缘层2、屏蔽接地层3、参考侧绝缘层4的测量侧高频屏蔽线8连接鉴幅鉴相器，屏蔽接地层3上开有与测量侧高频屏蔽线7、8配合的密封绝缘过孔6；由于两根测量侧高频屏蔽线7、8贯穿到参考侧电路一侧，参考导线5需要与测量导线长度一致，因此如图所述布置，参考导线5两侧也设置了参考侧高频屏蔽线9、10。信号发生器输出200-960MHz的可变频率信号，功分器分出1:1两路信号分别输出给测量侧电路与参考侧电路。含水率和电导率检测方法包括以下步骤：（1）微处理器控制信号发生器发出200-960MHz的微波信号，经过功分器分出1:1两路信号给测量侧电路与参考侧电路；根据微波传输理论，微波传输速度公式为：其中c为光速，ε为混合介电常数，μ为磁导率。磁导率为1可以忽略，这样微波的传输速度取决于混合介电常数。参考侧电路的混合介电常数由参考侧绝缘层介电常数和空气或者低介电常数材料填充物组成，在恒温条件下是一个固定不变的值。测量侧电路的混合介电常数由测量侧绝缘层介电常数和被测介质的介电常数组成。（2）当测量侧电路与参考侧电路接触的介质相同且都不含水分时，测量导线与参考导线上的微波信号传输速度一样，相位相同；当测量侧电路接触的被侧介质含水时，测量导线上的微波信号传输速度降低，与参考导线上的微信号产生相移，通过鉴幅鉴相器的比较，得到被测介质含水率；具体的，鉴幅鉴相器输出的相位直流电压信号Vp对应测量导线和参考导线的相差，在测量被侧介质含水率之前，先进行不含水介质和纯水的标定，譬如纯油和纯水。通过标定得到在纯油介质下的相差信号Vpo，纯水时为Vpw，即标定了含水率0-100%，而且Vpo<Vpw,这两个参数存储在微处理器里面。在实时测量时，相差信号为Vpx，那么被侧介质的含水率α计算公式为：α=（Vpx-Vpo）/（Vpw-Vpo）（3）当测量侧电路与参考侧电路接触的介质相同且都不含水分时，电导率一致，测量导线与参考导线上的微波信号的幅度和衰减程度一样；参考侧电路的介质恒定而且电导率很低接近为0，因此参考导线上的微波信号幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含水率和电导率检测系统，其特征在于，其包括双面微带电路和检测电路，所述双面微带电路包括屏蔽接地层，所述屏蔽接地层一面设置有测量侧电路、另一面设置有参考侧电路，所述测量侧电路与所述参考侧电路均包括绝缘层和导线，所述测量侧电路的测量导线与所述参考侧电路的参考导线长度、材质均一致，所述检测电路包括连接微处理器的信号发生器，所述信号发生器连接功分器输入端，所述功分器的两个输出端和接地端分别电控连接所述参考导线一端、所述测量导线一端、所述屏蔽接地层一端，所述参考导线另一端通过移相器连接鉴幅鉴相器的一个输入端，所述测量导线另一端、屏蔽接地层另一端分别连接所述鉴幅鉴相器的另一个输入端和接地端，所述鉴幅鉴相器的输出端连接所述微处理器，所述测量侧电路接触被测介质，所述参考侧电路接触空气或者接触低介电常数材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种含水率和电导率检测系统，其特征在于，其包括双面微带电路和检测电路，所述双面微带电路包括屏蔽接地层，所述屏蔽接地层一面设置有测量侧电路、另一面设置有参考侧电路，所述测量侧电路与所述参考侧电路均包括绝缘层和导线，所述测量侧电路的测量导线与所述参考侧电路的参考导线长度、材质均一致，所述检测电路包括连接微处理器的信号发生器，所述信号发生器连接功分器输入端，所述功分器的两个输出端和接地端分别电控连接所述参考导线一端、所述测量导线一端、所述屏蔽接地层一端，所述参考导线另一端通过移相器连接鉴幅鉴相器的一个输入端，所述测量导线另一端、屏蔽接地层另一端分别连接所述鉴幅鉴相器的另一个输入端和接地端，所述鉴幅鉴相器的输出端连接所述微处理器，所述测量侧电路接触被测介质，所述参考侧电路接触空气或者接触低介电常数材料。


2.根据权利要求1所述的一种含水率和电导率检测系统，其特征在于，所述测量侧电路的测量侧绝缘层与所述参考侧电路的参考侧绝缘层材质相同且厚度一致。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟敏，孟雨潇，俞兰，
申请(专利权)人：江苏麦赫物联网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32