Макет для измерения содержания влаги в нефти с помощью микроволнового излучения

M. A. Stepanov, A. V. Kiselev, V. S. Sokolov

Аннотация


Рассмотрена задача измерения состава жидкой среды (флюида) с помощью СВЧ-излучения. Предложен двухэтапный способ оценки состава флюида. На первом этапе определяется соответствие величины коэффициента отражения от флюидов с полностью известным составом. На основе этих измерений составляются калибровочные таблицы. На втором — измеряется коэффициент отражения от флюида с неизвестными параметрами, и, пользуясь калибровочными таблицами, определяют состав флюида. Предложена структурная схема аппаратной части влагомера. Приведен алгоритм его работы. Экспериментально оценены зависимости коэффициента отражения от флюидов с различной концентрации воды и нефти, а также воды и соли в диапазоне частот от 100 МГц до 6 ГГц для трех различных датчиков. Проведена оценка состава неизвестного флюида предложенным способом.


Ключевые слова


измерение влажности; коэффициент отражения; рефлектометр

Полный текст:

pdf

Литература


Широков И. Б., Марончук И. И. Методы определения водосодержания в нефти и нефтепродуктах, остаточного содержания нефтепродуктов в воде. Энергетические установки и технологии. 2017;3(4):130–145.

Shaban H., Tavoularis S. Measurement of gas and liquid flow rates in two-phase pipe flows by the application of machine learning techniques to differential pressure signals. International Journal of Multiphase Flow. 2014;67:106–117. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.08.012.

Thorn R., Johansen G. A., Hammer E. A. Recent developments in three-phase flow measurement. Measurement Science and Technology. 1997;8(7):691–701. DOI: 10.1088/0957-0233/8/7/001.

Nyfors E., Vainikainen P. Industrial Microwave Sensors. Norwood, MA: Artech House; 1989. 351 p.

Andria G., Attivissimo F., Nisio A. Di, Trotta A., Camporeale S. M., Pappalardi P. Design of a microwave sensor for measurement of water in fuel contamination. Measurement. 2019;136:74–81. DOI: 10.1016/j.measurement.2018.12.076.

Hao X., Weijun L., Qiulai G. A. New Dual-Channel Measurement Method for Accurate Characterization of Low-Permittivity and Low-Loss Materials. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2018;67(6):1370–1379. DOI: 10.1109/TIM.2018.2795847.

Aboutaleb A., Chi-Tangyie G., Huddersman K., Oxley C. H. Microwave and Optical Technology Letters. 2014;56(11):2671–2676. DOI: 10.1002/mop.28674.

Когогин А. А., Фишман И. И., Сладовский А. Г. Учет нефти и нефтепродуктов. Метрологическое обеспечение. Методы оценки соответствия. 2010;(1):28–31.

Lin X., Wang H., Chen Zh., Zhang H., Li Yi. Measurement of the flow rate of oil and water using microwave and Venturi sensors with end-to-end dual convolutional neural network. Measurement: Sensors. 2020;10–12:100018. DOI: 10.1016/j.measen.2020.100018.

Yan Y., Hu Y., Duan Q., Wang L., Wang T., Wang X. Application of soft computing techniques to multiphase flow measurement: a review. Flow Measurements and Instrummentation. 2018;60:30–43. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2018.02.017.

Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров. Москва: Наука; 1978. 832 с.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2025.9.1.004