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双通道微波法原油含水量的测量

作　者: 孙香
导　师: 于洋
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 双通道微波信号处理含水量
分类号: TE622.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着石油应用越来越广泛,各国对其开采量也随之加大。在原油的开采过程中,原油含水量的测量是一个不能忽视的环节。微波检测技术利用空间辐射的方式穿过介质内部,测量过程中不与被测物质直接接触,适合在线检测,且具有测量范围宽、无辐射、检测精度高等特点,使其在近年来得到了广泛的应用。本文根据微波无损检测方法中的透射衰减法原理,设计了一套微波法原油含水量分析仪。因为油和水介电常数的差别较大,当微波透过油水混合物时,微波能量的衰减变化情况主要由水分引起,根据微波测量前后的衰减情况,可以得出油水混合物中的水分含量。整个系统包括微波测试、信号调节、智能处理三大部分。微波测试部分利用环形器与调制器的结合,实现系统的双通道(测量通道与参考通道)测量,避免了微波信号源的不稳定性和空间信号造成的干扰,测量精度高;微波测试单元主要包括微波传感器,微波信号的调制、传输、衰减、检波等,利用HFSS软件对微波传感器进行了仿真设计,传感器实现的指标为增益16.37dB,回波损耗-35.44dB,驻波比为1.15;测量通道的微波调制信号经过衰减后,与参考通道进行比较,信号调理部分对携带含水量信息的微波信号进行选频放大、精密整流、低通滤波处理,进入A/D进行转换,在单片机智能处理单元进行拟合计算,最后经LCD显示实际含水率。整个系统测量范围在0-35%,测量误差在±1%,当含水率超过35%时,测量误差有所加大,主要原因是含水量变大时,油水混合不够均匀,造成所检测的微波信号不够稳定,不利于检测,因此该系统适合中低含水率的测量。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 引言  10-12
  1.2 原油性质介绍  12-13
  1.3 微波技术简介  13-16
    1.3.1 微波的特性  14-16
    1.3.2 微波技术应用及研究进展  16
  1.4 课题研究内容  16
  1.5 本章小结  16-17
第二章微波透射法测量原理  17-24
  2.1 微波波长和频率  17
  2.2 介电常数  17-18
  2.3 功率  18-19
  2.4 微波法含水率测量方法  19-22
  2.5 微波透射法测量原理  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第三章系统硬件设计  24-39
  3.1 整体系统设计  24-25
  3.2 最佳频率选择  25-26
  3.3 微波测试元件  26-32
    3.3.1 矩形波导  26-28
    3.3.2 隔离器  28-30
    3.3.3 环形器  30-31
    3.3.4 检波器  31-32
    3.3.5 衰减器  32
  3.4 微波信号源  32-34
  3.5 PIN 调制开关及调制信号  34-38
    3.5.1 调制开关  34
    3.5.2 调制信号  34-35
    3.5.3 EWB 软件介绍  35-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章微波传感器设计与仿真  39-47
  4.1 HFSS 软件介绍  40
  4.2 天线的方向特性  40-41
  4.3 天线增益和效率  41
  4.4 天线尺寸设计  41-43
  4.5 天线仿真  43-46
  4.6 本章小结  46-47
第五章测量系统实验分析  47-57
  5.1 实验操作步骤  47
  5.2 数据记录及分析  47-55
    5.2.1 单通道测量及数据分析  47-51
    5.2.2 双通道测量实验  51-55
  5.3 实验数据处理  55-56
  5.4 本章小结  56-57
第六章结论  57-58
参考文献  58-61
附录A 曲线拟合程序  61-62
附录B 信号处理  62-63
附录C 显示程序  63-72
在学研究成果  72-73
致谢  73

双通道微波法原油含水量的测量

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