基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油液質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于光散射法的油品水分檢測(cè)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)率法等。
[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]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0011]—種基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置，包括毛細(xì)管，設(shè)置在毛細(xì)管一側(cè)的光源，設(shè)置在毛細(xì)管另一側(cè)用以接收穿過(guò)毛細(xì)管的光信號(hào)的傳感器，以及與所述的傳感器連通的信號(hào)處理模塊，所述的信號(hào)處理模塊包括輸入端分別經(jīng)低通濾波器和高通濾波器并接至傳感器輸出端的除法器，所述的除法器的輸出經(jīng)放大電路后接入處理器。
[0012]所述的放大電路包括串聯(lián)設(shè)置的帶通濾波器和放大器，所述的放大器的輸出經(jīng)整形電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入處理器。
[0013]所述的毛細(xì)管的截面為方形，所述的光源為平行光輸出的激光光源，所述的激光光源的光斑為直徑大于所述的毛細(xì)管寬度的圓形，在所述的激光光源與毛細(xì)管間設(shè)置有不透光的板材，所述的板材上設(shè)置有其延伸方向與流體流動(dòng)方向垂直的狹隙，所述的狹隙的長(zhǎng)度大于所述的毛細(xì)管的寬度
[0014]所述的毛細(xì)管的截面為正方形，其內(nèi)徑邊長(zhǎng)為0.5-0.9mm。
[0015]所述的狹隙的高度為0.1 -0.2mm，所述的板材厚度1-3mm
[0016]一種利用所述的基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟，
[0017]I)控制油液通過(guò)毛細(xì)管，同時(shí)光源工作，傳感器接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，
[0018]2)傳感器的輸出信號(hào)分為兩路，其中一路經(jīng)低通濾波后得到直流參考電平，另一路經(jīng)高通濾波后得到基線為零的隨機(jī)波動(dòng)信號(hào);兩路信號(hào)輸入除法器，進(jìn)行除法運(yùn)算；
[0019]3)除法器輸出的信號(hào)經(jīng)帶通濾波后以消除電路可能引入的直流分量、與固體顆粒對(duì)應(yīng)的窄脈沖和高頻噪聲，接著信號(hào)輸入放大器放大，整形去掉負(fù)信號(hào)后再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入處理器；
[0020]4)處理器對(duì)預(yù)定時(shí)間內(nèi)的隨機(jī)波動(dòng)信號(hào)求平均，該平均信號(hào)的波動(dòng)的幅度即對(duì)應(yīng)油液的含水量。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明創(chuàng)造性地利用水珠對(duì)光線的偏折效應(yīng)，通過(guò)對(duì)水珠引起的隨機(jī)波處理，實(shí)現(xiàn)了快速在線油液水分測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)件成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1所示為本發(fā)明的基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2所示為信號(hào)處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1-2所示，本發(fā)明的基于光散射法的油品水分檢測(cè)裝置包括由支架10豎直地固定的毛細(xì)管I，設(shè)置在毛細(xì)管一側(cè)的光源2，設(shè)置在毛細(xì)管另一側(cè)用以接收穿過(guò)毛細(xì)管的光信號(hào)的傳感器3，如光電二極管，以及與所述的傳感器連通的信號(hào)處理模塊，所述的信號(hào)處理模塊包括輸入端分別經(jīng)低通濾波器和高通濾波器并接至傳感器輸出端的除法器，所述的除法器的輸出經(jīng)放大電路后接入處理器，具體來(lái)說(shuō)，所述的放大電路包括串聯(lián)設(shè)置的帶通濾波器和放大器，所述的放大器的輸出經(jīng)整形電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入處理器。其中，所述的支架10包括兩個(gè)內(nèi)側(cè)具有凹槽的直角連接件11和14，所述的兩個(gè)連接件對(duì)應(yīng)固定連接即可借助所述的凹槽將毛細(xì)管I定位，同時(shí)，所述的毛細(xì)管的下端和下端分別設(shè)置有進(jìn)油嘴12和出油嘴13，其中，毛細(xì)管與凹槽間設(shè)置有防水硅膠以作為貼合和固定之用。
[0027]水不溶于油，因此油液中水分會(huì)以微小水珠的形式存在，水珠與其周圍油液之間會(huì)形成不同介質(zhì)的球形界面。當(dāng)油品中不含水時(shí)，光線直接通過(guò)油品，傳播方向不偏折，對(duì)應(yīng)的電信號(hào)是一個(gè)穩(wěn)定的電平信號(hào)。當(dāng)油品中含水時(shí)，水珠可以看成是一個(gè)球透鏡，會(huì)對(duì)通過(guò)其的光線發(fā)生偏折作用。由于水珠的存在，通過(guò)含水油品后的光線會(huì)變得雜亂無(wú)章，其對(duì)應(yīng)的電信號(hào)不再是一個(gè)穩(wěn)定的電平信號(hào)，而會(huì)產(chǎn)生明顯的隨機(jī)波動(dòng)