[发明专利]差分比较法辛烷值测定仪

说明书

技术领域

本发明公开了一种汽油、柴油(本文中统称油品)辛烷值测定仪器的关键技术。本专利产品主要用于炼油厂，燃油火电站的油品辛烷值快速测量。 

背景技术

辛烷值定义：油品中异辛烷的含量的百分比称为辛烷值(俗称油品标号)，异辛烷(2，2，4-三甲基戊烷)的抗爆性较好，100％为异辛烷的油品，辛烷值为100。而正庚烷的抗爆性差，100％的正庚烷的辛烷值为0。 

油品辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准样本，按标准条件，在实验室标准单缸汽油机上用对比法进行的。调节标准样本组成的比例，使标准样本产生的爆震强度与待测样本相同，此时标准样本中异辛烷所占的体积百分数就是待测样本的辛烷值。 

目前油品辛烷值测定方法基本上分为两种类别：即分析法和仪器测定法。其中，分析法又分为爆震法、马达法和光谱法，分析方法是国际上普遍认可的交易计量测定方法；仪器测定法就是介电常数法或者称为电容法。仪器测定法基本上作为生产工艺流程控制使用，很少用于交易计量。差分比较法从分类的角度上讲属于仪器测定法的一种，但是，它采用的是在线比较方法，不同于电容法的离线数值比较方法，它比现有的电容测定法获得精度更高，稳定性更好，可能被认可成为一种新的交易计量测定方法。 

(1)分析测定法 

分析测定设备体积庞大，测定周期长，设备造价昂贵，适合检测中心和大型炼油厂使用，由于它们和仪器测定法的技术路线差距巨大，和本专利产品毫无相似性，这里省略对它们的技术分析。 

(2)电容法辛烷值测定仪 

从物理化学分析中得知：油品的介电常数与辛烷值有正相关关系，油品的介电常数越大时辛烷值也越高。因此，如果已知其中一种油品的辛烷值，在测出未知油品与已知油品的介电常数之比后，就可以计算出未知油品的辛烷值，从而实现油品辛烷值的测定。电容法辛烷值测定仪就是基于这一原理设计的。 

1)结构 

电容法辛烷值测定仪由两个筒形银质同轴导体构成电容传感器，底座中为一个电容/频率转换模块，模块中包含一个温度传感器，频率信号和温度信号通过导线连接数据采集和显示模块。 

图1是传统电容法辛烷值测定仪的结构图和等效电路图。 

2)测量原理 

依据电磁场学的理论，同轴筒形电容器的电容量为：C＝2πεL/ln(R/r)；式中，ε为两极板之间介质的介电常数，L为筒长度，R为外层极板半径，r为内层极板半径。在电容测定仪中L/ln(R/r)为常数K，ε＝f(O_x)O_x为辛烷值，也就是说介电常数是辛烷值的函数，只要测出电容量就可计算获得介电常数，通过查表法即可获得辛烷值。 

由于直接测量电容量非常困难，通常采用一个等周期和宽度的脉冲串对电容器充电，直到电容器两端电压达到设置值时，结束充电，计算充电的脉冲数就可计算电容量，这就是所谓电容/频率转换。 

测定过程与分析法类似，首先，配置若干已知辛烷值的标准样本，测试其对应的介电常数并保存在存储器中，测试待测样品的介电常数，与标准样本的介电常数进行比较，对获得的数据进行温度修正和非线性修正后，得到待测样本的辛烷值。 

3)误差分析 

介电常数不仅是辛烷值的函数，还是温度及电噪声的函数，即： 

＝f(O_x，T_t，E_t) 

环境温度对于真空电容器影响较小，但是对介质的影响非常大，我们很难保证对标准样本的测定与对试验样本的测定在相同的温度环境下完成，即使增加了温度传感器对温度影响进行校正，但是由于温度测量本身的误差和修正计算的误差存在，不可能完全消除温度影响。 

测量环境的电噪声是一个随机函数，整个测量系统为一个开环系统时，根本不可能消除噪声干扰，它是导致测量误差的另外一个因数。 

主要误差还是来自测量系统本身，电容/频率转换方法成立是基于这样一种假设：电容两端的电压与充电时间成正比线性关系，实际上，当充电电压为恒定值时，电容两端的电压是时间的指数函数，只是在一定的期间内我们把它看成线性函数，由于电压测量的精度的局限性，微小的电压误差将导致较大的脉冲群数量 误差。 

本发明专利采用的差分比较法将有效地消除上述三个方面的误差，获得高精度的辛烷值。 

发明内容

(1)发明专利概述