节能环保型电容传感器及其复合传感器的制作方法

1.本发明涉及电容传感器领域，具体是涉及一种节能环保型电容传感器及其复合传感器。


背景技术：

2.在石油开采过程中，由抽油机抽出的石油原液一般是由原油、水和天然气等混合组成的，在将石油原液中的天然气分离之后，便会对原油的含水率进行检测，以便于工作人员了解油井的出水数据，并根据这些数据进行估算原油产量、出油层位、预测油井的开发寿命、油井的产量质量控制、油井状态检测和注水作业等数字化油田建设。
3.现有的原油含水率测量方式多为人工取样测量法，而人工取样测量的结果受影响因素较多，不仅会耗费大量的时间与人力，还容易导致检测结果出现误差，同时无法满足现在的自动化生产的实时检测需求。除此之外，目前也有通过复合传感器对原油含水进行检测的技术如cn 113720886 a公布的一种含水检测仪，其包括根据原油和水的介电常数不同使两端产生不同电容量的电极极组，所述检测仪内管内还设置有用于检测原油温度的热敏电阻，所述检测仪内管内还设置有用于检测原油光反射率的光电传感器，所述检测仪外管上设置有用于将所述电极极组传送的电容量数值、所述热敏电阻检测到的原油温度以及光电传感器的反射率数值进行数据分析的电子数据处理器。
4.然而，发明人在使用上述含水检测仪对抽油机井口管线进行检测试验过程中发现，含水检测仪的零点（基点）有时发生漂移导致检测结果不准确以及设备中的复合传感器在冬、夏季节温度变化较大时容易发生损坏等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种零点漂移小、稳定性高及使用寿命长的节能环保型电容传感器及其复合传感器。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供的一种节能环保型电容传感器，所述传感器呈由内管、电极组件、外管及隔离层构成的柱状结构，其中，所述内管内部形成容介质流过的介质腔，所述电极组件为喷涂或贴覆在内管外壁上的铜电极组或银电极组，所述内管与外管之间通过无机胶粘接；所述内管与外管采用石英玻璃或者陶瓷材质，且所述内管的壁厚为0.5～1.5mm，所述外管的壁厚为5-10mm。
7.进一步地，所述隔离层为不锈钢材质。
8.进一步地，所述电极组件包括若干均匀地沿着内管外壁的母线方向延伸的电极片，且电极片之间均匀地留有间隙。
9.进一步地，至少两个电极片的同侧端部相连接以形成竖向电极组，且所述电极组至少由两个竖向电极组组成。
10.进一步地，所述竖向电极组由相间分布的电极片的同侧端相连接而成，且电极组
由两个连接端异向设置的竖向电极组组成。
11.进一步地，所述竖向电极组由相邻分布的电极片的同侧端相连接而成，且电极组由两个连接端同向设置的竖向电极组组成。
12.进一步地，所述电极组件包括若干相互平行且均匀地沿着内管外壁周向布置的横向电极片，且相邻纬度的横向电极片之间留有等距的间隙。
13.进一步地，在每一个圆周纬度上至少设置两片不连接的横向电极片，所述相邻纬度的横向电极片的同侧端部沿着内管母线方向连接成横向电极组。
14.本发明还提供了一种包括了上述节能环保型电容传感器的复合传感器。
15.更进一步地，所述节能环保型电容传感器的内管上还设置有用于检测介质温度的热敏电阻以及用于检测介质光反射率的光电传感器。
16.本发明的有益效果是：本发明的电容传感器的内管由复合陶瓷（玻璃）内部嵌入电极组组成，由于陶瓷及玻璃的介电常数在一定的温度范围内变化率非常小，所以零点漂移小、稳定性高。另外由于陶瓷（玻璃）内管材质硬表面光滑可以耐腐蚀、不结垢并且使用周期长。为防止外界温度变化给传感器带来影响，该传感器中的复合陶瓷（玻璃）外管与隔离层（不锈钢外管）之间还可以填充隔热材料有效的降低了内外的热传导系数；此外，本发明一方面由于传感器具有更好的耐候性，降低了传感器的损坏和更替成本，另一方面避免因为零点漂移可能导致的检测误差，应用于石油原液检测时，能够更准确地计算原油产量、出油层位及油井的开发寿命，从而有利于石油开采过程的节能和环保。
附图说明
17.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.图1为实施例1中的电容型传感器的结构示意图。
19.图2为图1中电容传感器的截面结构示意图。
20.图3为实施例2中的电容型传感器的结构示意图。
21.图4为图2中电容传感器的截面结构示意图。
22.图5是实施例3中电极组的结构示意图。
23.图6是实施例4中电极组的结构示意图。
24.图7是实施例5中电极组的结构示意图。
25.具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
27.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
28.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
29.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.实施例1如图1所示的一种节能环保型电容传感器，所述传感器呈由内管1、电极组件2、外管3及隔离层4构成的柱状结构，其中，所述内管内部形成容介质流过的介质腔5，所述电极组件2为喷涂或贴覆在内管1外壁上的铜电极组，所述内管1与外管3之间通过无机胶6粘接；所述内管1与外管3采用石英玻璃材质，且所述内管1的壁厚为0.5mm，所述外管3的壁厚为5mm，本实施例中，所述隔离层为不锈钢材质。
31.本实施例中的传感器适用于液体及各种环境中，由于其使用的环境温度内外等同，所以不需要加隔温层。
32.实施例2如图1所示的一种节能环保型电容传感器，所述传感器呈由内管1、电极组件2、外管3及隔离层4构成的柱状结构，其中，所述内管内部形成容介质流过的介质腔5，所述电极组件2为喷涂或贴覆在内管1外壁上的银电极组，所述内管1与外管3之间通过无机胶6粘接；所述内管1与外管3采用陶瓷材质，且所述内管1的壁厚为1.5mm，所述外管3的壁厚为10mm。
33.为防止外界温度变化给传感器带来影响，该传感器中的复合陶瓷外管1与隔离层4之间还可以填充隔热材料形成隔温层7，有效的降低了内外的热传导系数，所述隔离层4为不锈钢管。
34.所述隔离层4的两端设置有用以密封陶瓷外管1及内管3的密封垫8，且所述密封垫8能够隔热，以降低内外的热传导系数。
35.本实施例中的电容传感器适用于管道安装，隔温层7是为了减少外部因气候产生大的变化对传感器的测量和寿命产生影响，实施例3ⅰ型电极组排列方式如图3所示为本发明中电容传感器内的电极组件2的结构示意图，所述电极组件包括若干均匀地沿着内管1外壁的母线方向延伸的电极片211，且电极片211之间均匀地留有间隙。
36.在本实施例中，至少两个电极片211的同侧端部相连接以形成竖向电极组21，且所述电极组2至少由两个竖向电极组21组成。
37.在本实施例中，所述竖向电极组21由相邻分布的电极片211的同侧端相连接而成，且电极组2由两个连接端同向设置的竖向电极组21组成。
38.实施例4ⅱ型电极组排列方式如图4所示,与实施例3中不同之处在于,本实施例中，所述竖向电极组21由相间分布的电极片211的同侧端相连接而成，且电极组2由两个连接端异向设置的竖向电极组21组成。
39.实施例5ⅲ型电极组排列方式如图5所示,在本实施例中,所述电极组件2包括若干相互平行且均匀地沿着内管1外壁周向布置的横向电极片221，且相邻纬度的横向电极片221之间留有等距的间隙。
40.在本实施例中，在每一个圆周纬度上至少设置两片不连接的横向电极片221，所述相邻纬度的横向电极片221的同侧端部沿着内管1母线方向连接成横向电极组22。
41.现有技术中的传感器内管多使用了各种材质的塑料管，电极组为铜箔，塑料内管与不锈钢外管（隔离层）之间的介质为环氧树脂。由于塑料内管以及环氧树脂介质层的介电常数是随温度的变化而变化的，而且是非线性的，即温度越高介电常数变化越大，所以传感器稳定性低，容易产生零点漂移。
42.另外传感器是由塑料内管、铜箔电极（粘合在塑料内管外壁）、环氧树脂介质层、不锈钢外管组成，由于上述材料之间是相互粘结的。而各材料的热膨胀系数不同，当温差较大时因热膨胀系数的不同以及反复的温差变化极易使塑料内管与铜箔电极产生剥离。
43.又因为塑料内管为铜箔电极之间的绝缘介质而绝缘介质的距离发生变化时电极两端的电容量也随之发生变化，这也就意味着传感器损坏。
44.传感器电极组的排列方式是经过对多种竖向和横向的排列方式进行运算和实验及测试比较后选定的。经过测试，实施例3和实施例4中的ⅰ型和ⅱ型二种排列结构的灵敏度都很高，传感器在一定的长度下ⅰ型水的电容量是空气的7倍；ⅱ型水的电容量是空气的1.5倍；ⅲ型横向排列方式中水的电容量是空气的6倍以上。各结构的传感器可根据不同的要求运用在不同的环境中。
45.实施例6本发明还提供了一种包括了上述节能环保型电容传感器的复合传感器。
46.更进一步地，所述节能环保型电容传感器的内管上还设置有用于检测介质温度的热敏电阻以及用于检测介质光反射率的光电传感器。
47.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。