一种非接触式在线实时水分检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种非接触式在线实时水分检测仪，其包括转换器和传感器，转换器包括采集模块、MCU模块和至少两个信号输出模块，传感器包括测量管道和沿测量管道外周贴合的一对测量电极；采集模块用于在相同温度下采集一对测量电极之间的空管电容值、满管电容值以及实际电容值；MCU模块用于根据空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数计算得到传感器的结构系数，根据实际电容值、空管电容值以及结构系数计算得到待测液体的实际介电常数，并计算实际介电常数与预设的固相介电常数之差与液相介电常数与固相介电常数之差的比值作为待测液体的含水率。本发明专利技术能够实现液体的非接触式测量，提高测量实时性，并提供多种输出方式。

A non-contact online real-time moisture detector

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式在线实时水分检测仪
本专利技术涉及流量检测
，特别是涉及一种非接触式在线实时水分检测仪。
技术介绍
目前市面大部分的水分检测仪为离线检测形式，需对待测流体进行取样从而实现含水率的分析测量，此检测方法实时性差，无法及时获取待测流体的含水率。少部分在线含水率检测仪则多为带放射性的核子式装置，通过放射性射线来实现含水率的测量，此种方式成本较高，且对使用者有辐射危害。并且这些水分检测仪通常输出方式单一，适用工作情况窄，且仪器操作常需在设备本身操作，在安装环境狭窄情况下，操作与观察不便。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种非接触式在线实时水分检测仪，能够实现液体的非接触式测量，提高测量实时性，并提供多种输出方式。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种非接触式在线实时水分检测仪，包括转换器和传感器，所述转换器包括采集模块、MCU模块和至少两个信号输出模块，所述传感器包括测量管道和一对测量电极，所述一对测量电极沿所述测量管道外周贴合并且相对设置；所述采集模块用于在相同温度下采集所述测量管道为空时所述一对测量电极之间的空管电容值以及所述测量管道灌满水时所述一对测量电极之间的满管电容值，以及采集所述测量管道内流过待测液体时所述一对测量电极之间的实际电容值，并将所述空管电容值、满管电容值和实际电容值传输至所述MCU模块；所述MCU模块用于根据所述空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数计算得到所述传感器的结构系数，根据所述实际电容值、空管电容值以及结构系数计算得到待测液体的实际介电常数，并计算所述实际介电常数与预设的固相介电常数之差与所述液相介电常数与固相介电常数之差的比值作为待测液体的含水率，将所述含水率发送给所述至少一个信号输出模块；所述至少两个信号输出模块用于采用不同的信号输出方式对所述含水率进行信号输出。作为本专利技术的一个优选实施例，所述传感器还包括温度测量计，所述温度测量计设于测量管道内，所述采集模块还用于采集所述测量管道内流过待测液体时所述温度测量计的温度测量值，并将所述温度测量值传输至所述MCU模块；所述MCU模块还用于在计算所述结构系数之前，根据所述温度测量值对所述液相介电常数进行校正。作为本专利技术的一个优选实施例，所述温度测量计为热敏电阻，所述温度测量值为热敏电阻值。作为本专利技术的一个优选实施例，所述信号输出模块为三个，信号输出方式分别为电流输出、无源脉冲输出、485输出。作为本专利技术的一个优选实施例，所述转换器还包括近场通信模块，所述MCU模块还用于将所述含水率发送给所述近场通信模块；所述近场通信模块用于与第三方设备建立近场通信连接，并通过所述近场通信连接对所述含水率进行信号输出。作为本专利技术的一个优选实施例，所述近场通信模块为蓝牙模块，所述近场通信连接为蓝牙连接。作为本专利技术的一个优选实施例，所述近场通信模块还用于通过所述近场通信连接接收控制指令，并将所述控制指令发送给所述MCU模块；所述MCU模块还用于根据所述控制指令修改空管电容值和/或满管电容值。作为本专利技术的一个优选实施例，所述转换器还包括电源模块，所述电源模块用于对市电进行电压转换，以为所述MCU模块、采集模块和至少两个信号输出模块供电。作为本专利技术的一个优选实施例，所述至少两个信号输出模块对所述含水率进行信号输出时，按照预定加密算法对所述含水率进行加密。区别于现有技术的情况，本专利技术的有益效果是：1.实现在线实时测量；2.流体无需与传感器直接接触，实现非接触式测量；3.在测量电容值的同时，可以测量流体温度，利用温度对含水率进行补偿；4.信号输出方式有至少一种，适配于多种通讯装置，适用面广；5.通过蓝牙连接来传输含水率，同时可对转换器进行远程操控，可以实现检测仪的远程操控，无需直接接触观察检测仪本身；6.含水率采用加密算法加密后再传输，可以保证数据安全性，确保测量数据安全可靠，防止恶意篡改。附图说明图1是本专利技术实施例的非接触式在线实时水分检测仪的架构示意图。图2是本专利技术实施例的非接触式在线实时水分检测仪的传感器的截面示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1和图2，本专利技术实施例的非接触式在线实时水分检测仪包括转换器10和传感器20，转换器10包括采集模块12、MCU模块11和至少两个信号输出模块13，传感器20包括测量管道21和一对测量电极22，一对测量电极22沿测量管道21外周贴合并且相对设置。采集模块12用于在相同温度下采集测量管道21为空时一对测量电极22之间的空管电容值以及测量管道21灌满水时一对测量电极22之间的满管电容值，以及采集测量管道21内流过待测液体时一对测量电极22之间的实际电容值，并将空管电容值、满管电容值和实际电容值传输至MCU模块11。MCU模块11用于根据空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数计算得到传感器20的结构系数，根据实际电容值、空管电容值以及结构系数计算得到待测液体的实际介电常数，并计算实际介电常数与预设的固相介电常数之差与液相介电常数与固相介电常数之差的比值作为待测液体的含水率，将含水率发送给至少一个信号输出模块13。预设的固相介电常数为混合液体(例如水泥)中固体的固相介电常数，由检测人员预先导入MCU模块11。其中，在理想状态下，实际介电常数与实际电容值之间的关系如下：C＝ATC*ε(1)式中，C为实际电容值，ATC为结构系数，ε为实际介电常数。然而，在实际测量中，寄生电容难以避免，可以通过电容差的计算来消除寄生电容。C＝ATC*ε+CS；C0＝ATC*ε0+CS(2)联立可得：ε＝(C-C0)/ATC+ε0(3)式中，ε0为测量管道21为空时的空气介电常数，为已知，C0为空管电容值。因此，需要获得式中ATC的值才能得到实际介电常数。由于空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数已知，则由(2)式可知：CL＝ATC*εL+CS；C0＝ATC*ε0+CS(4)联立可得：ATC＝(CL-C0)/(εL-ε0)(5)式中，εL为测量管道21灌满水时水的液相介电常数，CL为满管电容值。由(3)式和(5)式求得实际介电常数ε。由此，含水率＝(ε-εS)/(εL-εS)，其中，εS为预设的固相介电常数。至少两个信号输出模块13用于采用不同的信号输出方式对含水率进行信号输出。信号输出模块13为三个，信号输出方式分别为电流输出、无源脉冲输出、485输出。考虑到数据和通讯安全，至少两个信号输出模块13对含水率进行信号输出时，还按照预定加密算法对含水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式在线实时水分检测仪，其特征在于，包括转换器和传感器，所述转换器包括采集模块、MCU模块和至少两个信号输出模块，所述传感器包括测量管道和一对测量电极，所述一对测量电极沿所述测量管道外周贴合并且相对设置；/n所述采集模块用于在相同温度下采集所述测量管道为空时所述一对测量电极之间的空管电容值以及所述测量管道灌满水时所述一对测量电极之间的满管电容值，以及采集所述测量管道内流过待测液体时所述一对测量电极之间的实际电容值，并将所述空管电容值、满管电容值和实际电容值传输至所述MCU模块；/n所述MCU模块用于根据所述空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数计算得到所述传感器的结构系数，根据所述实际电容值、空管电容值以及结构系数计算得到待测液体的实际介电常数，并计算所述实际介电常数与预设的固相介电常数之差与所述液相介电常数与固相介电常数之差的比值作为待测液体的含水率，将所述含水率发送给所述至少一个信号输出模块；/n所述至少两个信号输出模块用于采用不同的信号输出方式对所述含水率进行信号输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种非接触式在线实时水分检测仪，其特征在于，包括转换器和传感器，所述转换器包括采集模块、MCU模块和至少两个信号输出模块，所述传感器包括测量管道和一对测量电极，所述一对测量电极沿所述测量管道外周贴合并且相对设置；
所述采集模块用于在相同温度下采集所述测量管道为空时所述一对测量电极之间的空管电容值以及所述测量管道灌满水时所述一对测量电极之间的满管电容值，以及采集所述测量管道内流过待测液体时所述一对测量电极之间的实际电容值，并将所述空管电容值、满管电容值和实际电容值传输至所述MCU模块；
所述MCU模块用于根据所述空管电容值、满管电容值以及水的液相介电常数计算得到所述传感器的结构系数，根据所述实际电容值、空管电容值以及结构系数计算得到待测液体的实际介电常数，并计算所述实际介电常数与预设的固相介电常数之差与所述液相介电常数与固相介电常数之差的比值作为待测液体的含水率，将所述含水率发送给所述至少一个信号输出模块；
所述至少两个信号输出模块用于采用不同的信号输出方式对所述含水率进行信号输出。


2.根据权利要求1所述的非接触式在线实时水分检测仪，其特征在于，所述传感器还包括温度测量计，所述温度测量计设于测量管道内，所述采集模块还用于采集所述测量管道内流过待测液体时所述温度测量计的温度测量值，并将所述温度测量值传输至所述MCU模块；
所述MCU模块还用于在计算所述结构系数之前，根据所述温度测量值对所述液相介电常数进行校正。


3.根据权利要求2所述的非接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小春，
申请(专利权)人：四川中大华瑞能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51