油品分析仪器

微波原油含水分析仪原理和组成结构

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微波式含水分析仪是利用微波通过油样时,会引起微波的强度衰减,或产生相位变化,或发生频率变化这三种特征而工作的。目前用的比较多的是采用衰减法和移相法. 


1.微波式原油含水分析仪基本测量原理 


微波是一种高频电磁波,频率范围约为1-lOOOMHz。微波含水分析仪一般使用频率为 1OMIlz、波长约3cm的微波。微波传递方向性较好,能里集中。微波也像其他电磁波一样,在通过一些介质时,会使介质的分子极化、振动与摩擦,吸收掉一部分能量。而当傲波从一种介质射人另一种介质时,将在两种介质的分界面上产生折射与反射。不同的介质,对微波的吸收不同,对微波的反射也不同。 


原油与水两种介质的波阻抗明显不同,原油比水的波阻抗大得多。在原油中传播的徽波遇到水滴时,会产生强烈的反射。原油中含水量越高,对微波的反射越强。在人射波强度不变的条件下,通过测量原油中反射微波的强弱,便可测定原油中的含水贵。

 

反射徽波的强弱与介质的波阻抗z有关。波阻抗是表征电磁波在介质中传播时,其电场、磁场强度比值大小的参数.在自由空间中,横电磁波的波阻抗等于这种介质的磁导率p 与介电常数。之比的平方根。不同的介质,其波阻抗不同.当微波垂直于两种介质的分界面传播时,反射波功率与人射波功率之比—功率反射系数与两种介质的波阻抗有关,可以表示为: 

 

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例如,水的波阻抗约为47,某原油的波阻抗为266,空气的波阻抗约为377。当微波从空气中的天线探头射人纯原油中时,功率反射系数为0.1726,而当徽波从空气射人纯水中时,功率反射系数为0.7783,可见微波反射能里相差很大。当微波射人含水量不同的原油时,其功率反射系数如表6-1所示。功率反射系数随含水量增加而增加。 

 

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2.原油含水分析仪组成及结构 


微波含水分析仪由变送器和显示器两部分组成。 


变送器装在输油管道上,用于将含水率转换为电信号送往显示部分,其组成框图如图所示。 


测量时,微波源产生一定强度的微波,由环形器、换向开关进人调配器,达到阻抗匹配,再由天线探头射入量油筒内的吸收筒中。在吸收筒内,徽波产生一定的反射,反射徽波沿相反的路径经天线探头、调配器、换向开关后进人环形器,经环形器导向进人隔离器,最后进人检波器,由检波二极管将反射波的强弱变成相应的电压信号输出。天线探头发射至原油中的徽波只是部分地被反射,未被反射的透射波则进人微波吸收器被完全吸收。 

 

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原油含水分析仪各部分的作用如下所述。 


(1)微波源:

是产生徽波的器件,是由体效应二极管作为振荡源组成的微波波导腔振荡器.当体效应二极管外加11V直流偏置电压时,其内产生浪涌电流振荡,在波导腔中形成微波电磁场,由辐合窗口发射到环形器上去. 


(2)环形器:

是一种对微波有引导作用的器件。从某种意义上说是一种换向器、隔离器.从微波源进人A口的人射信号,可以从B口发射到换向器进人A油筒,其间能f损失很小。但人射波却不能从A口直接射到C口进人检波器,此方向隔离很好。另一方面,从 A油筒来的反射波,可以无损耗地从B口进人C口射向检波器检波,但不能反向进人A口到微波源.这样,人射微波与反射微波各行其道,互不影响。 


(3)调配器:

是一个阻抗变换元件,使天线探头的特性阻抗与传愉微波的波导管的阻抗相匹配。调配器上的螺钉可以产生与无线探头相反的额外反射波,此反射波可以与探头本身的辐射波相抵消,以达到阻抗匹配的目的,但不会阻碍人射波和油品反射波的通过。 


(4)检波器:

用来检侧原油对徽波的反射波的强弱,并由检波二极管变换为直流电压信号。


2018-01-26 14:01:40浏览次数:102次
本文来源:http://m.yiqi.com/retiao/detail_131.html
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