一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，所述的裝置包括平臺(tái)、紅外發(fā)射組件、光接收組件、信號(hào)處理組件、信號(hào)采集與傳輸組件和外接輸油管，所述的外接輸油管的中段固定在平臺(tái)內(nèi)、其兩端與潤(rùn)滑油管道連接，所述的光接收組件依次與信號(hào)處理組件和信號(hào)采集與傳輸組件串聯(lián)連接；所述的外接輸油管底部檢測(cè)區(qū)域處涂有超親水-超疏油的涂層，在檢測(cè)區(qū)域形成超親水-超疏油濾膜。本發(fā)明采用超親水-超疏油的涂層，當(dāng)流經(jīng)外接潤(rùn)滑油管道的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在超親水-超疏油濾膜的作用下，油液繼續(xù)流經(jīng)管道而微水滴滲透濾膜，在檢測(cè)區(qū)域處聚集，避免了單個(gè)水滴通過(guò)檢測(cè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)信號(hào)不明顯的弊端，提高了檢測(cè)裝置的靈敏度，使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑油含水量的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)，特別是一種基于親水疏油膜反射紅外吸收的在線潤(rùn)滑油中水分含量檢測(cè)方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]潤(rùn)滑油是機(jī)械設(shè)備的“血液”，它在機(jī)械設(shè)備中起著密封、潤(rùn)滑、減磨、冷卻、清洗、減振和防腐等重要作用。潤(rùn)滑系統(tǒng)以及潤(rùn)滑副元件的壽命與潤(rùn)滑油的清潔度有著很密切的關(guān)系，其中潤(rùn)滑油中的水污染是最常見(jiàn)的污染之一，科學(xué)準(zhǔn)確的獲得水分含量測(cè)量結(jié)果，是目前潤(rùn)滑油污染度檢測(cè)的主要目標(biāo)。
[0003]目前對(duì)于潤(rùn)滑油含水量檢測(cè)的方法主要有:蒸餾法、電容法、電磁波法和電導(dǎo)率法
坐寸ο
[0004]蒸餾法，是一種傳統(tǒng)的離線檢測(cè)方法，即將所取的油樣品中加無(wú)水溶劑，在水分測(cè)定儀中蒸餾，最終將油水分離，分別測(cè)量油、水的質(zhì)量，從而得到原油質(zhì)量含水率，由樣品的含水率便可推斷出整個(gè)油品的含水率情況。這種離線的檢測(cè)方法不僅檢測(cè)周期長(zhǎng)、成本高、程序繁瑣，而且過(guò)分依賴(lài)實(shí)驗(yàn)人員獲得和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能實(shí)時(shí)地反映潤(rùn)滑油的含水量。
[0005]電容法，即利用水和油的介電常數(shù)相差很大的原理實(shí)現(xiàn)原油含水率檢測(cè)，含水率的微小變化，會(huì)引起潤(rùn)滑油介電常數(shù)的較大變化，可將介電常數(shù)的變化反映為電容值的變化，通過(guò)測(cè)量電容值就得到了含水率。但該檢測(cè)方法易受到溫度和雜質(zhì)積聚等很多因素的影響，容易產(chǎn)生計(jì)量漂移，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。
[0006]電磁波法，即根據(jù)油和水的物理性質(zhì)不同，它們對(duì)電磁波吸收能力也有很大差別，利用震蕩電路，將電能轉(zhuǎn)化為電磁波，并將其輻射到油水混合物中，并對(duì)穿過(guò)混合流體的電磁波進(jìn)行接收，含水率不同時(shí)，混合流體對(duì)電磁波的吸收也不同，通過(guò)接收到的電磁波的強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)原油含水率。其缺點(diǎn)是油中通常含有其它雜質(zhì)，不同雜質(zhì)的吸收能力不同會(huì)影響測(cè)量精度，且探頭制作復(fù)雜，成本高，使用和維護(hù)困難，所以實(shí)際應(yīng)用比較少。
[0007]電導(dǎo)率法，即利用油和水的電導(dǎo)率差異很大的特點(diǎn)，將相互平行且距離固定的兩塊極板(或圓柱電極)，放到被測(cè)溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)，然后通過(guò)電導(dǎo)儀測(cè)量極板間電導(dǎo)。該方法有許多限制條件，如測(cè)量值與流體流態(tài)有關(guān)，電導(dǎo)率與液體離子濃度有關(guān)等。
[0008]綜上分析，潤(rùn)滑油含水量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)是潤(rùn)滑油污染度檢測(cè)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明主要設(shè)計(jì)一種檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確且可實(shí)時(shí)在線測(cè)量潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置，包括平臺(tái)、紅外發(fā)射組件、光接收組件、信號(hào)處理組件、信號(hào)采集與傳輸組件和外接輸油管，所述的平臺(tái)為暗室結(jié)構(gòu)，紅外發(fā)射組件和光接收組件分別固定在平臺(tái)內(nèi)，外接輸油管的中段固定在平臺(tái)內(nèi)、其兩端與潤(rùn)滑油管道連接，所述的光接收組件依次與信號(hào)處理組件和信號(hào)采集與傳輸組件串聯(lián)連接；
[0012]所述的外接輸油管底部檢測(cè)區(qū)域處涂有超親水-超疏油的涂層，在檢測(cè)區(qū)域形成超親水-超疏油濾膜；
[0013]所述的紅外發(fā)射組件由單片機(jī)、功率放大電路和紅外光源構(gòu)成，所述的單片機(jī)與功率放大電路和紅外光源依次串聯(lián)連接；所述的紅外發(fā)射組件發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管底部的檢測(cè)區(qū)域，從檢測(cè)區(qū)域反射的紅外光被光接收組件所接收；
[0014]所述的信號(hào)采集與傳輸組件包括數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備和上位機(jī)，所述的數(shù)據(jù)采集處理及顯示的功能由嵌入式處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述的無(wú)線通信設(shè)備將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到上位機(jī)；上位機(jī)上設(shè)計(jì)有服務(wù)端界面，負(fù)責(zé)接收無(wú)線數(shù)據(jù)并保存。
[0015]本發(fā)明所述的紅外發(fā)射組件發(fā)出的光斑所覆蓋區(qū)域布滿(mǎn)外接輸油管的檢測(cè)區(qū)域。
[0016]本發(fā)明所述的光接收組件為硫化鉛光電導(dǎo)探測(cè)器。
[0017]一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0018]A、將機(jī)器的潤(rùn)滑油管道中的油液引入到設(shè)有檢測(cè)區(qū)域的外接輸油管中，使含水潤(rùn)滑油沿著外接輸油管流動(dòng)；開(kāi)啟紅外發(fā)射組件、光接收組件和信號(hào)處理組件；紅外發(fā)射組件中的單片機(jī)輸出一定的脈沖驅(qū)動(dòng)紅外光源，獲得相應(yīng)的光強(qiáng)，便于檢測(cè)；
[0019]B、待檢測(cè)含水潤(rùn)滑油流經(jīng)外接輸油管的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在超親水-超疏油濾膜的作用下，含水潤(rùn)滑油繼續(xù)流經(jīng)管道而微水滴滲透濾膜，在檢測(cè)區(qū)域處聚集；
[0020]C、紅外發(fā)射組件發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管底部的檢測(cè)區(qū)域，聚集在檢測(cè)區(qū)域處超親水-超疏油濾膜上的水分吸收一定的紅外光，之后經(jīng)反射被光接收組件所接收；
[0021]D、光接收組件將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理組件的處理后，信號(hào)采集與傳輸組件將信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理并顯示，然后通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸方式發(fā)送到上位機(jī)，在上位機(jī)上接收無(wú)線數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)在線觀察；最終顯示在上位機(jī)上的為電壓信號(hào)，通過(guò)電壓信號(hào)幅值大小判斷水分含量；如電壓信號(hào)衰減大，則表示水分含量大；反之，則表示水分含量??；通過(guò)電壓信號(hào)的衰減量得出對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑油水含量的百分比。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本發(fā)明采用超親水-超疏油的涂層，在外接輸油管底部形成超親水-超疏油濾膜。在不施加任何壓力的情況下，含水潤(rùn)滑油在外接輸油管中流動(dòng)的過(guò)程中，因水的密度大，水滴大部分集中于含水潤(rùn)滑油的底層，靠近外接輸油管底部。當(dāng)流經(jīng)外接潤(rùn)滑油管道的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在超親水-超疏油濾膜的作用下，油液繼續(xù)流經(jīng)管道而微水滴滲透濾膜，在檢測(cè)區(qū)域處聚集，避免了單個(gè)水滴通過(guò)檢測(cè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)信號(hào)不明顯的弊端，提高了檢測(cè)裝置的靈敏度，使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0024]2、本發(fā)明采用反射紅外吸收方法可以進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度。在超親水-超疏油濾膜的作用下，潤(rùn)滑油中水分在外接輸油管底部的檢測(cè)區(qū)域聚集，紅外光斜入射輸油管底部的檢測(cè)區(qū)域，主要作用于水，與垂直入射的方式相比，潤(rùn)滑油對(duì)紅外光的吸收量相對(duì)減少，降低了潤(rùn)滑油對(duì)檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的影響。接收反射回來(lái)的紅外光能夠更準(zhǔn)確地反映潤(rùn)滑油的含水量，提高檢測(cè)靈敏度。[0025]3、本發(fā)明可設(shè)置在潤(rùn)滑油管道中直接進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸方式發(fā)送到上位機(jī)，可以實(shí)時(shí)在線檢測(cè)油液的含水量情況。這將對(duì)于提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，實(shí)施視情維修與預(yù)防維修，降低維護(hù)費(fèi)用，減少事故的發(fā)生具有重要的意義。
[0026]4、本發(fā)明用親水疏油膜反射紅外吸收的方法檢測(cè)潤(rùn)滑油的含水量，可以通過(guò)外接輸油管直接對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)需預(yù)處理，無(wú)需取樣，減少了復(fù)雜的程序，提高了檢測(cè)效率。
[0027]5、本發(fā)明用親水疏油膜反射紅外吸收的方法與常規(guī)的化學(xué)檢測(cè)方法相比，檢測(cè)時(shí)間非常短，通過(guò)觀察信號(hào)衰減量就可以得到含水量，避免了化學(xué)檢測(cè)方法的繁瑣程序，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]本發(fā)明共有附圖3幅，其中:
[0029]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為信號(hào)采集與傳輸組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為含水潤(rùn)滑油樣品的檢測(cè)結(jié)果。
[0032]圖中:1、紅外發(fā)射組件，2、光接收組件，3、信號(hào)處理組件，4、信號(hào)采集與傳輸組件，
5、平臺(tái)，6、外接輸油管，7、超親水-超疏油濾膜，8、潤(rùn)滑油管道，9、數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)，10、無(wú)線通信設(shè)備，11、上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如圖1-2所示，一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置，包括平臺(tái)5、紅外發(fā)射組件1、光接收組件2、信號(hào)處理組件3、信號(hào)采集與傳輸組件4和外接輸油管6，所述的平臺(tái)5為暗室結(jié)構(gòu)，紅外發(fā)射組件I和光接收組件2分別固定在平臺(tái)5內(nèi)，外接輸油管6的中段固定在平臺(tái)5內(nèi)、其兩端與潤(rùn)滑油管道8連接，所述的光接收組件2依次與信號(hào)處理組件3和信號(hào)采集與傳輸組件4串聯(lián)連接；
[0034]所述的外接輸油管6底部檢測(cè)區(qū)域處涂有超親水-超疏油的涂層，在檢測(cè)區(qū)域形成超親水-超疏油濾膜7 ；
[0035]所述的紅外發(fā)射組件I由單片機(jī)、功率放大電路和紅外光源構(gòu)成，所述的單片機(jī)與功率放大電路和紅外光源依次串聯(lián)連接；所述的紅外發(fā)射組件I發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管6底部的檢測(cè)區(qū)域，從檢測(cè)區(qū)域反射的紅外光被光接收組件2所接收；
[0036]所述的信號(hào)采集與傳輸組件4包括數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)9、無(wú)線通信設(shè)備10和上位機(jī)11，所述的數(shù)據(jù)采集處理及顯示的功能由嵌入式處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述的無(wú)線通信設(shè)備10將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到上位機(jī)11 ;上位機(jī)11上設(shè)計(jì)有服務(wù)端界面，負(fù)責(zé)接收無(wú)線數(shù)據(jù)并保存。所述的紅外發(fā)射組件I發(fā)出的光斑所覆蓋區(qū)域布滿(mǎn)外接輸油管6的檢測(cè)區(qū)域。所述的光接收組件2為硫化鉛光電導(dǎo)探測(cè)器。
[0037]一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0038]A、將機(jī)器的潤(rùn)滑油管道8中的油液引入到設(shè)有檢測(cè)區(qū)域的外接輸油管6中，使含水潤(rùn)滑油沿著外接輸油管6流動(dòng)；開(kāi)啟紅外發(fā)射組件1、光接收組件2和信號(hào)處理組件3 ;紅外發(fā)射組件I中的單片機(jī)輸出一定的脈沖驅(qū)動(dòng)紅外光源，獲得相應(yīng)的光強(qiáng)，便于檢測(cè)；
[0039]B、待檢測(cè)含水潤(rùn)滑油流經(jīng)外接輸油管6的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在超親水-超疏油濾膜7的作用下，含水潤(rùn)滑油繼續(xù)流經(jīng)管道而微水滴滲透濾膜，在檢測(cè)區(qū)域處聚集；
[0040]C、紅外發(fā)射組件I發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管6底部的檢測(cè)區(qū)域，聚集在檢測(cè)區(qū)域處超親水-超疏油濾膜7上的水分吸收一定的紅外光，之后經(jīng)反射被光接收組件2所接收；
[0041]D、光接收組件2將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理組件3的處理后，信號(hào)采集與傳輸組件4將信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理并顯示，然后通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備10將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸方式發(fā)送到上位機(jī)11，在上位機(jī)11上接收無(wú)線數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)在線觀察；最終顯示在上位機(jī)11上的為電壓信號(hào)，通過(guò)電壓信號(hào)幅值大小判斷水分含量；如電壓信號(hào)衰減大，則表示水分含量大；反之，則表示水分含量?。煌ㄟ^(guò)電壓信號(hào)的衰減量得出對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑油水含量的百分比。具體顯示結(jié)果如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置，其特征在于:包括平臺(tái)(5)、紅外發(fā)射組件(I)、光接收組件(2)、信號(hào)處理組件(3)、信號(hào)采集與傳輸組件(4)和外接輸油管(6)，所述的平臺(tái)(5)為暗室結(jié)構(gòu)，紅外發(fā)射組件(I)和光接收組件(2)分別固定在平臺(tái)(5)內(nèi)，外接輸油管(6)的中段固定在平臺(tái)(5)內(nèi)、其兩端與潤(rùn)滑油管道(8)連接，所述的光接收組件(2)依次與信號(hào)處理組件(3)和信號(hào)采集與傳輸組件(4)串聯(lián)連接； 所述的外接輸油管(6)底部檢測(cè)區(qū)域處涂有超親水-超疏油的涂層，在檢測(cè)區(qū)域形成超親水-超疏油濾膜(7)； 所述的紅外發(fā)射組件(I)由單片機(jī)、功率放大電路和紅外光源構(gòu)成，所述的單片機(jī)與功率放大電路和紅外光源依次串聯(lián)連接；所述的紅外發(fā)射組件(I)發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管(6)底部的檢測(cè)區(qū)域，從檢測(cè)區(qū)域反射的紅外光被光接收組件(2)所接收； 所述的信號(hào)采集與傳輸組件(4)包括數(shù)據(jù)采集處理及顯示系統(tǒng)(9)、無(wú)線通信設(shè)備(10)和上位機(jī)(11)，所述的數(shù)據(jù)采集處理及顯示的功能由嵌入式處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述的無(wú)線通信設(shè)備(10)將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到上位機(jī)(11);上位機(jī)(11)上設(shè)計(jì)有服務(wù)端界面，負(fù)責(zé)接收無(wú)線數(shù)據(jù)并保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的紅外發(fā)射組件(I)發(fā)出的光斑所覆蓋區(qū)域布滿(mǎn)外接輸油管(6)的檢測(cè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的光接收組件(2)為硫化鉛光電導(dǎo)探測(cè)器。
4.一種潤(rùn)滑油中水分含量的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: A、將機(jī)器的潤(rùn)滑油管道(8)中的油液引入到設(shè)有檢測(cè)區(qū)域的外接輸油管(6)中，使含水潤(rùn)滑油沿著外接輸油管(6)流動(dòng)；開(kāi)啟紅外發(fā)射組件(I)、光接收組件(2)和信號(hào)處理組件(3);紅外發(fā)射組件(I)中的單片機(jī)輸出一定的脈沖驅(qū)動(dòng)紅外光源，獲得相應(yīng)的光強(qiáng)，便于檢測(cè)； B、待檢測(cè)含水潤(rùn)滑油流經(jīng)外接輸油管(6)的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在超親水-超疏油濾膜(7)的作用下，含水潤(rùn)滑油繼續(xù)流經(jīng)管道而微水滴滲透濾膜，在檢測(cè)區(qū)域處聚集； C、紅外發(fā)射組件(I)發(fā)出的紅外光斜入射外接輸油管(6)底部的檢測(cè)區(qū)域，聚集在檢測(cè)區(qū)域處超親水-超疏油濾膜(7)上的水分吸收一定的紅外光，之后經(jīng)反射被光接收組件(2)所接收； D、光接收組件(2)將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理組件(3)的處理后，信號(hào)采集與傳輸組件(4)將信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理并顯示，然后通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備(10)將檢測(cè)到的信號(hào)用無(wú)線傳輸方式發(fā)送到上位機(jī)(11)，在上位機(jī)(11)上接收無(wú)線數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)在線觀察；最終顯示在上位機(jī)(11)上的為電壓信號(hào)，通過(guò)電壓信號(hào)幅值大小判斷水分含量；如電壓信號(hào)衰減大，則表示水分含量大；反之，則表示水分含量小；通過(guò)電壓信號(hào)的衰減量得出對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑油水含量的百分比。
【文檔編號(hào)】G01N21/3577GK103837497SQ201410096027
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】王俊生, 孫朝杰, 潘新祥, 孫野青, 李冬青 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)