[发明专利]一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，包括纵向五电极阵列传感器，前端信号处理测量电路模块，以及微处理器控制模块和温度监测模块；所述纵向五电极阵列传感器与所述前端信号处理测量电路模块连接，所述前端信号处理测量电路模块与所述微处理器控制模块连接；所述微处理器控制模块与所述温度监测模块连接，所述温度监测模块与所述纵向五电极阵列传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，所述纵向五电极阵列传感器包括筒体(1)，以及套设在所述筒体(1)上的一对激励电极(2)、一对相关流速测量电极(3)以及一个独立的相含率测量电极(4)；所述激励电极(2)设置在所述筒体(1)的两端，所述相关流速测量电极(3)设置在所述激励电极(2)内侧的所述筒体(1)上，所述相含率测量电极(4)设置在所述筒体(1)的中部；所述激励电极(2)与所述前端信号处理测量电路模块连接；所述相关流速测量电极(3)与所述前端信号处理测量电路模块连接；所述相含率测量电极(4)分别与所述前端信号处理测量电路模块和所述温度监测模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，所述激励电极(2)、所述相关流速测量电极(3)和所述相含率测量电极(4)均采用不锈钢圆环制成。

4.根据权利要求1所述的一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，所述前端信号处理测量电路模块包括信号发生电路、差分放大电路、限幅电路、ADC采样电路；所述信号发生电路经所述差分放大电路与所述激励电极(2)连接；所述差分放大电路与所述限幅电路连接，所述限幅电路与所述ADC采样电路连接，所述ADC采样电路与所述微处理器控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，所述微处理器控制模块为单片机，所述微处理器控制模块与所述ADC采样电路连接，所述ADC采样电路另一端与所述前端信号处理测量电路模块连接；采用所述微处理器控制模块利用DSP库的基于傅里叶变换的互相关流速算法以及利用DSP库的基于傅里叶变换的含水率算法完成对原油含水率的测量。

6.根据权利要求1所述的一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量装置，其特征在于，所述温度监测模块包括模拟量输出温度传感器，恒流源电路，OLED屏幕；所述模拟量输出温度传感器与所述恒流源电路连接，所述OLED屏幕与所述微处理器控制模块相连。

7.一种基于GRU神经网络模型的原油含水率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向纵向五电极阵列传感器的激励电极通入幅值为5V、输出频率为18KHz的交流电，作为纵向五电极阵列传感器的激励电源；

S2、当流体流经纵向五电极阵列传感器时，一对激励电极产生的电场，在相含率测量电极产生微弱的信号，由前端信号处理测量电路模块处理后，信号经过ADC采样电路得到一个由4096个电压元素组成的数组，采用GRU神经网络模型对数组进行基于DSP库的点数为4096的快速傅里叶变换，原油含水率信息集中分布在某一固定的频率段，根据含水率的数据进行标定既可以完成对相含率的测量；

S3、采用微处理器控制模块，利用DSP库的基于FFT加速的互相关流速算法以及利用DSP库的基于FFT含水率算法进行计算，并且输出结果值到温度监测模块的OLED屏幕上。