一种拉脱式原油粘度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种拉脱式原油粘度测量装置及方法，其测重部分使用神经网络进行温度补偿的电阻应变片进行测量，可以测量出粘滞力的变化，其测量精度可达二百万分之一以上，通过设计出的控制电机恒定转速部分，实现金属圆柱匀速被拉出，省去人工操作，实现自动测量，提高了测量的精确度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对原油粘度进行测量的装置及方法，尤其是涉及一种拉脱 式原油粘度测量装置及方法。
技术介绍
粘滞力是液体的一个重要的性质，特别是在原油开采的领域，粘滞力的测 量有着非常重要的意义。在测量粘滞力的过程中，用到最多的是拉托法，拉脱 法是一种测量一个已知周长的金属圆环或金属圆柱从待测液体表面脱离时所需 的拉力，从而求得该液体粘滞力的方法，所需的拉力是由液体粘滞力、环的内 外径及液体材质、纯度等因素决定。当金属圆柱从液面拉出时，粘滞力就表现 为圆柱两旁的液膜以一定的拉力作用于圆柱上，制约其向外拉出。但是现有拉 脱法中测量拉力的装置都存在测量误差大，且需要人工操作等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种精度高、自动测量原油粘度的装置及 方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种拉脱式原油粘度测量装置，其包括 重力测量装置，吊棒，容器，直流电机，所述的吊棒为若干个，且吊棒由直流 电机匀速驱动，容器内盛装石油液体。所述的重力测量装置采用电阻应变片进行称重。所述的电阻应变片通过神经网络进行温度补偿。所述的直流电机为步进电机，且采用三星公司的S3C2410处理器。 本专利技术还提供了一种测量原油粘度的方法，包括如下步骤测量初始，步 进电机旋转，驱动吊棒完全浸没于石油液体中，此时，步进电机停止工作，测 重部分的值为M,，步进电机反转，使吊棒匀速缓慢上升，当吊棒每上升一毫米 的时候记录下此时的重量Mr，通过受力分析可知O)式中^为液体的密度，v'是吊棒露出液面的体积，也就是吊棒被拉出液体的体积；根据作用力与反作用力定律，在液膜拉出过程中，吊棒对液体的拉力，其大小等于液膜对吊棒的粘滞力，方向与粘滞力方向相反 尸粘滞力=,拉=— M 一 pgv'(2) 由于步进电机的转速一定，其每1/3秒钟提升吊棒的高度为一毫米，则:(3) 其中，V是吊棒总的体积，S是吊棒的横截面积，T是时间；因此通过测量液体容器在吊棒提拉过程中的重力变化，就可以得到原油粘度 的值。本专利技术的原油粘度测量装置与方法与现有技术相比具有如下优点(1) 由于测重部分使用神经网络进行温度补偿的电阻应变片进行测量，可以测量出粘滞力的变化，其测量精度可达二百万分之一以上；(2) 通过设计出的控制电机恒定转速部分，实现吊棒匀速被拉出，省去人 工操作，避免人为因素误差干扰，实现了自动测量，提高了测量的精确度和稳定性。 附图说明图1是本专利技术测量装置的原理图； 图2是本专利技术测量装置的硬件框图3是本专利技术测量装置测重部分的电路图。 具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术 实施方式作进一步地详细描述。图1示出了本专利技术测量装置的原理图，图中重力测量部分主要负责测量液体的重量。直流电机驱动着若干个长为5厘米的吊棒，采用若千个吊棒的好处在于能扩大受力面积，提高测量精度，将指定量的原油液体放入容器中且置于测重部分上。测量开始，直流电机旋转，驱动吊棒完全浸没于石油液体中。此时，直流电机停止工作，测重部分的值为M,，直流电机反转，使吊棒匀速缓慢上升，当吊棒每上升一毫米的时候记录下此时的重量Mx，通过受力分析可知，液体受到自身的重力(这里的重力由吊棒拉出液体体积的变化而不同)，以及吊棒对液体的拉力，所以在吊棒的拉出液面过程中，传感器的值Mx为 Mc = Mi -/OgT/— y拉(1)式中^为液体的密度，v'是吊棒露出液面的体积，也就是吊棒被拉出液体的体积。根据作用力与反作用力定律，在液膜拉出过程中，吊棒对液体的拉力，其 大小等于液膜对吊棒的粘滞力，方向与粘滞力方向相反。尸粘滞力F拉M1 — ^ —(2) 由于步进电机的转速一定，其每1/3秒钟提升吊棒的高度为一毫 米，贝IJ:(3) 其中，V是吊棒总的体积，S是吊棒的横截面积，T是时间。 通过测量液体容器在测量部分提拉过程中的重力变化，就可以换算出液体粘度的值。图2示出了本专利技术测量装置的硬件框图，该测量装置以三星公司的S3C2410 处理器为核心，使得整个测量装置具有很好的稳定性，直流电机通过转速检测 电路将转速的值给S3C2410处理器，处理器再通过脉宽调制技术控制电机的转 速，保证吊棒匀速拉动，因此可测得吊棒被拉出液面的高度，即可得到吊棒的 体积以及液体体积的变化v'，使用重量测量部分对吊棒拉动过程中液体的重力 进行测量，由公式(2)可计算出液体表面粘滞力的大小。选用的三星公司的S3C2410芯片是以ARM9为核心，具有3通道的UART、 4通道的DMA、 4通道的PWM定时器、1/0口、 RTC、 8通道10位ADC、 I2C 总线接口、 2通道的SPI以及PLL时钟发生器等，S3C2410的时钟频率可达到 203MHz ,这个工作频率能够保证处理器运行复杂的信息处理。在稳定性方面， 要比其它单片机好很多。S3C2410可以实现多任务处理，将CPU时间、中断、 1/0、定时器等资源都包装起来，留给用户一个标准的API，并根据各个任务的 优先级，合理地在不同任务之间分配CPU时间。在测量过程中，吊棒被匀速拉出液面，ARM微控制器通过控制脉冲节拍控 制步进电机匀速转动，从而实现数字到角度的转换。转动的角度大小与施加的 脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动方向则与脉冲的顺序有关，步进电机的转动方向和转动速度均可以控制。图3示出了本专利技术测重部分的电路图。本专利技术选用电阻应变片的方法对被测物体进行称重，电阻应变式称重其原理是当弹性体在外力作用下产生弹性 变形，使粘贴在其表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它 的阻值将发生变化，通过电桥平衡原理把相应的电阻变化转换为电信号的变化，从而完成了将外力变换为电信号的过程。此电信号送至S3C2410处理器，将其 转换成对应的重量值。由于电阻式应变片对于环境温度较为敏感，易产生温度 漂移。目前利用神经网络良好的非线性映射能力，对电阻式应变片进行温度补 偿，根据实际工作参数训练网络，实现应变片附加温度误差的智能补偿。本发 明装置运用了一种基于递归神经网络的应变片温度误差的补偿方法，根据样本 参数对网络进行训练，其输出得到补偿，使其能降低温度变化对传感器输出的 影响，本专利技术装置还加入恒流三级管提高系统稳定性。如图3所示，测重部分由4只接作桥路的电阻应变片Ra-Rd构成。当电桥 平衡即没有重量变化时，Ra*Rc=Rb*Rd,输出的电压为零。供桥电压采用了恒 流、稳压供电。输入电压为24V直流电压。调整电位器RP，可使恒流三极管 3DH02B输出IH-40mA的恒定电流。其中，流过10V稳压管的电流I产10mA， 而流过测重部分的电流If30mA。在有重量变化时，应变片发生应变，Ra的阻 值发生变化，电桥不平衡，产生电压信号输出，即由传感器产生相应的输出电 压Vo，由于输出信号很小，所以经电压放大器LM358送至ARM处理器进行数 据处理，由于供桥电压E是用恒流与稳压方式获得的，有很好的稳定性，因此 可保证称重的准确性。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱 离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉脱式原油粘度测量装置，其特征在于：该装置包括重力测量装置，吊棒，容器，直流电机，所述的吊棒为若干个，且吊棒由直流电机匀速驱动，容器内盛装石油液体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田景文，周世儒，高美娟，
申请(专利权)人：北京联合大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]