基于天线特性测量的含水率检测方法研究

摘要

原油含水率是石油化工行业中的一个重要参数,准确检测原油含水率对石油的开采利用有着非常重要的作用。
　　本文以原油含水率检测为背景,在参考国内外相关文献的基础上,分析了原油含水率检测的研究现状及检测方法。基于介电常数微波测量原理,提出一种基于天线谐振特性测量介电常数的测量方法,利用介电常数计算介质的含水率,并进行了仿真和初步实验验证。
　　论文主要工作如下:
　　1.介绍了物质含水率的检测方法和介电基本参数,基于微波测量理论,分析了微波谐振法和驻波法测量介电常数的基本原理。根据天线谐振特性,提出了一种基于天线谐振频率测量的介电常数测量方法,可以用于物质含水率的检测。
　　2.建立了4种仿真模型,利用Ansoft HFSS仿真软件,对不同介电常数与天线谐振频率的关系进行了仿真分析,由于含水率和介电常数成正比关系,结果表明:随着介电常数的增加,天线的谐振频率往低频移动,含水率与天线谐振频率为单调递减的关系。
　　3.根据微波测量原理,设计了4种实验模型,在棉料、沙石、油质三种介质中加入不同量的水分进行了实验测试,结果表明:含水率与天线谐振频率同样为单调递减的关系。
　　4.考虑到现场测试的实用性,对测试天线进行改进,并进行了仿真分析与实验验证。结果表明:仿真和实验具有一致性。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外发展动态

1.3本文主要研究内容

第2章 含水率检测的基本理论

2.1含水率常用检测方法

2.2介电基本参数

第3章 天线谐振法测量理论

3.1介电常数微波测量法理论基础

3.2天线谐振法含水率测量原理

第4章 测量模型仿真设计

4.1模型的设计

4.2仿真及分析

4.3结论

第5章 测量原理实验验证

5.1实验测试结构

5.2实验及分析

5.3实验结论

第6章 测量系统的改进与分析

6.1仿真分析

6.2实验分析

6.3仿真与实验结果比较

第7章 结论

7.1文章小结

7.2问题与讨论

致谢

参考文献

作者在读期间完成的论文