电容式逐层检测传感器制造技术

一种电容式逐层检测传感器，它包括：传感器探极和变送器，所述的探极包括：上下密封组件、与上下密封组件相接的绝缘防护管，管内装有按顺序排列的各段长度相等、表面积相等、且相互绝缘的环形电极，环形电极腔内至少有一组与电极引线相连的串行选通单元电路，串行选通电路单元引出线与探极外部的变送器相接，所述的变送器包括电容信号检测电路、运算放大器、单片机、ＲＳ４８５接口。本发明专利技术的优点是：制作工艺简单，结构紧凑，性能可靠，精度高，用途广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非电量测技术，特别是一种电容式逐层检测传感器。
技术介绍
从90年代开始在国内就开始现了一些旨在解决物料湿度、温度、密度等的变化对电容式物位传感器测量精度影响的专利技术，如专利申请号为91108963.2的《料位仪》，提出了采用多电极补偿的方法。由于该方法中提出的传感器存在引线分布电容的影响和电极边缘效应对测量精度的干扰和影响，不得不对电极和引线一层一层屏蔽，一层又一层的绝缘，结果其结构和工艺都非常复杂、造价高，技术实现方法落后；还有专利号为94100133.4的《一种分段电容式物位检测方法》，提出了一个分段电容法的物位计算方法，但是该提出方法只局限在对单项料面测量的应用。近年有《多极板电容式液位传感器》的论文，提出采用多极板电容器取样，用规范化差分法来确定密闭容器内多项液体的绝对深度和界面液位。该论文提出的实现和计算方法只是一种理想化的理论状态，对应用现场的复杂工况缺乏认识。目前，在油田大量应用的电容式液位计还停留在用一根整体电极与罐壁形成检测电容，用该电容量的变化来测定液位的变化，由于受到介电系数的影响，检测误差大，且功能单一，只能检测单一的液位。例如在大庆油田进入三次采油阶段以后，油田普遍采用聚合物驱油及其他化学方法来提高原油产量。伴随着化学采油新技术、新工艺的不断应用，油田在对采出液的处理工艺环节，伴生出了新的技术问题。具体表现在生产沉降罐中油水及硫化物混层比过去远远加大，一直沿用的传统浮球检尺也无法准确检测实际油层厚度，致使从管理角度无法准确统计生产产量，另外，混层加大以后使沉降效率降低，形成恶性循环；在游离水脱出工艺环节，对破乳剂的合理投放无法准确掌握；在电脱水环节缺乏垮拖有效预警技术手段，经常事故停产，无法确保平稳生产；大量在用的传统电容式液位、界面测量仪表不能适应上述应用条件，无法准确反映罐内真实情况，已不能保证油田正常生产管理的需要。迫切需要有一种新型检测技术来解决上述问题。为了解决混合层对生产的影响，油田加大了对消除混层药剂的研究力度。但是也缺乏一种有效地的检测技术手段对投药时机和投药后的反应效果进行在线检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能对混合层或多相界面进行精确测量的电容式逐层检测传感器，本传感器的结构紧凑，性能可靠，精度高，用途广。为达到上述目的本专利技术采用以下技术方案一种电容式逐层检测传感器，它包括传感器探极和变送器，所述的探极包括上下密封组件、与上下密封组件相接的绝缘防护管，管内装有按顺序排列的各段长度相等、表面积相等、且相互绝缘的环形电极，环形电极腔内至少有一组与电极引线相连的串行选通单元电路，串行选通电路单元的引出线与探极外部的变送器相接，所述的变送器包括电容信号检测电路、运算放大器、单片机、RS485接口。与分层测量电极形成测量电容的公共极可以是与测量极并排的平行电极，外部环形管式电极，还可以是罐壁或大地。按顺序排列的环形电极中，最顶端电极及最下端电极均接屏蔽。串行选通电路由组合模拟开关电路构成；未选通各电极均接屏蔽。所述的绝缘防护管内环形电极是装在带凸台的尼龙接头上，两个电极之间绝缘，环形电极引线与位于尼龙接头内侧的串行选通单元电路的引线连接，绝缘防护管两端分别安装有压紧套，压紧套上装有与压紧套密切配合的密封圈及上压紧芯，压紧套与顶端压盖连接，法兰盘与顶端压盖连接，探极引线通过顶端压盖中心与变送器连接。本专利技术优点是采用数字电路技术，模拟电路技术，单片机技术相结合来实现串行检测，测量电极由多段长度相等，表面积一致的电极按顺序连接，由同一个检测电路来对各层段分别检测，缩短了检测量程，提高了检测分辨力；各层段电容量变化主要与被测介质的介电系数有关，如果各层段测量的是同一种介质，则检测结果也应该一致，反之则有较大差异，因此利用各层段实时检测值就可以对介质的层面分布做出分析判断计算，实现单相或多相界面的测量；利用各层段检测数值与已知或实验室标定参数相结合还可以测定混合层厚度以及含水率等等。在结构上，采用了刚性和绕性两种电极，运输安装方便，能满足不同量程的检测需要。制作工艺简单，结构紧凑，性能可靠，精度高，用途广。附图说明图1a本专利技术的传感器探极结构图(上半部)图1b本专利技术的传感器探极结构图(下半部)图2图1中的压紧套结构3图1中上压紧芯、密封圈结构4；绕性电极结构示意5a图4的装配5b图5a中A-A剖面6本专利技术的串行选通单元电路图7本专利技术的电路框1a、图1b、图2、图3、图4、图5a、图5b中，作为检测用的电极为环形电极，可以是刚性或绕性电极18，相邻两个绕性电极按装在带凸台的尼龙接头17上，两个电极之间绝缘，尼龙接头17接一簧片14，簧片呈半圆片型，它的两端分别位于尼龙接头内侧及尼龙接头外侧，当接头与外侧绕性电极拧紧时，簧片与绕性电极密切配合，其位于尼龙接头内侧的簧片，通过引线与位于尼龙接头内侧或电极环形腔内的串行检测单元电路15引线相接。绕性电极的外侧为铁氟龙绝缘防护管12，防护管12的两端分别安装有压紧套11，压紧套上装有与压紧套密切配合的密封圈9，及上压紧芯8，压紧套11与顶端压盖3连接，顶端压盖3与法兰盘6连接，图中，4为锁紧弹簧，2，5，7分别为密封圈，10为复位弹簧，13为绝缘体，16为下压紧芯，19为锁紧螺母，20为重锤。图6中，各测量用电极分布在传感器探极的不同高度上，通过计算机控制U1(164)，控制时钟、复位以及选通(A、B)，在U1中，它有8个输出端，即Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7，测量电极引线接模拟开关电路U2A(4053)的X、Y、Z端，一组单元电路共有三个4053(U2A、U2B、U2C)，它们分别受U1的Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7控制，如果所要测量的高度较高时，可采用多组由164和4053组成的串行选通单元电路与电极组合，其中有关时钟、复位、5伏电源、接地、所有测量电极的输出均为并联外，所述的串行选通(A/B)的信号由上一组串接到下一组。图7中，21为传感器探极，18为探极中的环形电极，26为公共极，15为串行选通单元，22为电容信号检测电路，23为运算放大器，24为单片机，25为RS485总线接口，总线接口接专用二次仪表或计算机。检测过程由单片机控制驱动传感器探极的选通单元电路实现串行测量，按顺序用同一电容信号检测电路把各层段的电容量信息转化为电压信号，为了区分不同的介质，可以用不同的检测灵敏度分别检测。检测后经运算放大器进行增益调节，经过单片机内部的A/D转化为数字信号，由RS485总线接口输出，接专用二次仪表或计算机处理。数据分析1、物位测定中，需标定测量仪表的零点和满度无被测介质分布的层段测量值就是一个相对零点基准；满被测介质分布的层段测量值就是一个相对满量程基准；单元电极的长度(已知)就是一个量程基准。2、被测介质在不同层位高度(已知)的分布情况(量值区分)量值相同-------介质相同；量值差异------介质不同，成分不同，含水率的不同等；各层段测量值的动态变化过程(不同时段)……沉降分离的过程变化，化合反应的过程变化。根据以上多数据实时信息与已知信息和实验室标定信息相结合，来实现多种检测功能。权利要求1.一种电容式逐层检测传感器，其特征在于它包括传感器探极和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式逐层检测传感器，其特征在于：它包括：传感器探极和变送器，所述的探极包括：上下密封组件、与上下密封组件相接的绝缘防护管，管内装有按顺序排列的各段长度相等、表面积相等、且相互绝缘的环形电极，环形电极腔内至少有一组与电极引线相连的串行选通单元电路，串行选通电路单元的引出线与探极外部的变送器相接，所述的变送器包括电容信号检测电路、运算放大器、单片机、ＲＳ４８５总线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖书记，徐迎春，曾怀礼，
申请(专利权)人：肖书记，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]