利用虚拟仪器技术的油品水分检测仪

　　0　引言

　　在很多场合下油品的含水量是一个很重要的性能指标,它直接影响油的质量。以冶金炉和其它工业炉经常使用的燃料重油为例,重油中的水分是在运输和储存过程中混进去的,重油含水多时不仅降低了重油的发热量和燃烧温度,而且还容易由于水分的汽化影响设备的正常运行,甚至影响火焰的稳定;从另一个角度考虑,为了改善高粘度残渣油的雾化性能和降低烟气中的NOx的含量,或为了提高重油的发热量和燃烧温度,可有意向重油中掺入适量的水分。以变压器油为例,油中水分的多少将直接影响变压器油的绝缘程度。各种食品油中所含水分的多少也受到人们关注。因此对油品的含水量进行检测有十分重要的意义。本文采用虚似仪器技术来实现油品含水量的智能检测,因为与传统仪器相比,虚似仪器具有开发周期短、维护方便、人机界面友好、性价比高等优点。更要的是利用虚似仪器技术开发的智能仪器,让用户具有更高的参与性和易于应用新理论、新技术实现仪器的换代升级等灵活性,这在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。

　　虚似仪器(VI)技术就是将计算机应用于测试仪器之中,利用良好的虚似仪器软件平台,充分发挥计算机强大的数据处理功能和丰富的图形显示功能,在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板,用户通过键盘和鼠标操纵面板上的虚拟开关、旋钮、按键等,去控制仪器的运行、进行数据的采集与数据分析、了解仪器的状态、读取并打印测试结果等。虚似仪器的主要特点体现在“软件就是仪器”的思想,它以特定的软件支持取代相应的电子线路,充分利用计算机软硬件资源,用计算机完成传统仪器硬件的部分以至全部功能。它是传统仪器功能和外形的模块化和软件化。

　　1　油品水分检测仪的工作原理

　　目前,油品水分检测比较常用的方法有:蒸馏法、气相色谱法、电容法和微波法等。然而,这些方法有些测定工序复杂、费时,有些方法还存在精确度不高、费用高和不适用于实时测量等众多缺陷。

　　本文采用射频电容法来测量油品的含水量,即测量时将电容传感器置于含水的油中。当电容传感器的结构和外形尺寸一定时,电容传感器的电容量取决于介质的介电常数。油的介电常数约为2,而水的介电常数是80,两者相差很大。显然,油品的含水量越高,其介电常数就越大,因此通过对油品射频阻抗的测量,就可以测得油品的含水率。

　　利用反映含水率的测量信号电压Um即可推算出重油的含水率M。但是M与Um之间的关系是非线性的,更重要的是介质温度的变化将影响介质的介电常数和射频信号源的频率、幅值,因此在射频电容传感器中存在温度对水分的交叉灵敏度。为了提高目标参量的测量精度,减少温度对水分的交叉灵敏度,我们对水分、温度两个参量同时进行监测,然后进行数据信息融合处理。