CN106153102A - 一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，包括光路调制单元、光电信号转换单元和信号处理模块，光路调制单元采用可调谐半导体激光器调制不同波长范围的红外光，经第一分束器、第二分束器分别用于温度测量、颗粒检测和红外光谱分析；光电信号转换单元通过光电探测器将红外测温信号转换为电信号，通过光电接收管将颗粒投影信号转换为电信号，通过检测器将干涉光信号转换为红外光谱信息；信号处理模块利用放大电路对微小电信号进行放大调理，通过红外光谱对比分析确定物质含量，并整合油液各参数数据运用收敛算法进行逻辑校验，最终输出数字信号。本发明仅采用红外激光技术通过单一传感器结构实现了多个油液参数的同时在线测量。

Description

一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器
技术领域
本发明涉及一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，属于油液在线诊断技术领域。
背景技术
作为一种快速、高效和环境友好的分析技术，近红外分析方法在石油化工中的应用越来越受到人们的普遍重视。对于一种测试样品而言，采用近红外分析方法同时测定多种性质则更有利于近红外分析方法特点的发挥。
粘度指数是表征润滑油粘温性能的重要参数,也是API 分类中重要的质量指标之一，建立基础油粘度指数的快速分析方法对润滑油基础油的生产过程控制及润滑油的研制、调配具有重要的指导意义。目前粘度指数是通过测定40 e 和100 e 粘度计算的，方法比较复杂，而采用近红外分析方法有可能快速简便地测定基础油粘度指数，
油液监测技术通过对设备在用润滑油定期取样分析，一方面能有效地分析设备在用润滑油的质量状态，指导视情换油，确保设备的可靠润滑；另一方面则能有效地分析评判设备的磨损状态及磨损故障的原因，指导设备的视情维护和保养，确保设备安全运行。
润滑油中水分含量是油液监测的重要指标之一。水分的存在，会促使油品氧化变质，破坏油膜的形成，使润滑效果变差，造成设备的腐蚀、锈蚀，使油品容易产生沉渣，而且会使添加剂(尤其是金属盐类)发生水解反应而失效，产生沉淀，堵塞油路，妨碍润滑油的循环和供应。不仅如此，润滑油的水分，在使用温度低时，由于接近冰点使润滑油流动性变差，黏温性变坏；而使用温度高时，水会汽化，不但破坏油膜而且产生气阻，影响润滑油的循环。红外光谱是近年来在油液监测中得到不断推广应用的新技术，它可以从物质分子的水平上，根据润滑油组分中各官能团对红外光谱吸收峰的出现和变化，定性或定量地了解润滑油劣化变质的程度，操作过程简单准确。红外光谱法测定润滑油中的水分含量就是其应用之一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种采用红外激光技术进行油液多参数同时检测的一体化传感器，能够利用单一传感器结构同时测量油液的粘度、温度、颗粒度、酸值、水含量等多个参数信息，并且探头结构一体化、小型化，安装简便，检测速度快、精度高，利于油液的实时状态监测及分析。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，包括光路调制单元、光电信号转换单元和信号处理模块，其中，光路调制单元与光电信号转换单元连接，信号处理模块与光电信号转换单元相互连接，光路调制单元采用可调谐半导体激光器调制不同波长范围的红外光，经第一分束器、第二分束器分别用于温度测量、颗粒检测和红外光谱分析；光电信号转换单元通过光电探测器将红外测温信号转换为电信号，通过光电接收管将颗粒投影信号转换为电信号，通过检测器将干涉光信号转换为红外光谱信息；信号处理模块利用放大电路对微小电信号进行放大调理，通过红外光谱对比分析确定物质含量，并整合油液各参数数据运用收敛算法进行逻辑校验，最终输出数字信号。
上述***的光路过程为，可调谐半导体激光器发出红外激光，经过第一分束器后，一部分红外激光到达透镜组，另外一部分由第一分束器穿过油通路被光电探测器和光电接收管所接收；穿过透镜组的红外激光继续前行到达第二分束器，一部分红外激光被定镜反射回来，另一部分红外激光穿过油通路被检测器所检测；穿过第二分束器的部分红外激光被动镜所接收并反射回来。
根据朗伯比耳定律，油液的水含量参数可以通过测定H-OH官能团来计算，酸值参数可以通过测定COOH官能团来计算，粘度指数则可以通过测定X-H官能团来计算。这三类官能团均在红外光谱中有着不同的谱峰位置，通过控制可调谐半导体激光器的工作电流和工作温度，可以产生不同波长范围的红外光去测定不同官能团，进而测算出油液的粘度、温度、颗粒度、酸值、水含量参数。
该发明的有益效果在于：本发明仅采用红外激光技术通过单一传感器结构实现了多个油液参数的同时在线测量，包括粘度、温度、颗粒度、酸值、水含量。
附图说明
图1 是本发明实施例中所使用多参数一体化油液传感器结构示意图。
图2 是本发明实施例中所使用多参数一体化油液传感器内部光路示意图。
图中标记说明：1、可调谐半导体激光器；2、第一分束器；3、透镜组；4、定镜；5、第二分束器；6、动镜；7、油通路；8、光电探测器；9、光电接收管；10、检测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
如图1所示的的基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，包括光路调制单元、光电信号转换单元和信号处理模块，其中，光路调制单元与光电信号转换单元连接，信号处理模块与光电信号转换单元相互连接，光路调制单元采用可调谐半导体激光器调制不同波长范围的红外光，经第一分束器、第二分束器分别用于温度测量、颗粒检测和红外光谱分析；光电信号转换单元通过光电探测器将红外测温信号转换为电信号，通过光电接收管将颗粒投影信号转换为电信号，通过检测器将干涉光信号转换为红外光谱信息；信号处理模块利用放大电路对微小电信号进行放大调理，通过红外光谱对比分析确定物质含量，并整合油液各参数数据运用收敛算法进行逻辑校验，最终输出数字信号。
如图2所示，上述***的光路过程为，可调谐半导体激光器1发出红外激光，经过第一分束器2后，一部分红外激光到达透镜组3，另外一部分由第一分束器2穿过油通路7被光电探测器8和光电接收管9所接收；穿过透镜组3的红外激光继续前行到达第二分束器5，一部分红外激光被定镜4反射回来，另一部分红外激光穿过油通路7被检测器10所检测；穿过第二分束器5的部分红外激光被动镜6所接收并反射回来。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，包括光路调制单元、光电信号转换单元和信号处理模块，其特征在于：所述光路调制单元与光电信号转换单元连接，所述信号处理模块与光电信号转换单元相互连接，所述光路调制单元采用可调谐半导体激光器调制不同波长范围的红外光，经第一分束器、第二分束器分别用于温度测量、颗粒检测和红外光谱分析；所述光电信号转换单元通过光电探测器将红外测温信号转换为电信号，通过光电接收管将颗粒投影信号转换为电信号，通过检测器将干涉光信号转换为红外光谱信息；所述信号处理模块利用放大电路对微小电信号进行放大调理，通过红外光谱对比分析确定物质含量，并整合油液各参数数据运用收敛算法进行逻辑校验，最终输出数字信号。
2. 根据权利要求1所述的基于红外激光技术的多参数一体化油液传感器，其特征在于：所述***的光路过程为，可调谐半导体激光器发出红外激光，经过第一分束器后，一部分红外激光到达透镜组，另外一部分由第一分束器穿过油通路被光电探测器和光电接收管所接收；穿过透镜组的红外激光继续前行到达第二分束器，一部分红外激光被定镜反射回来，另一部分红外激光穿过油通路被检测器所检测；穿过第二分束器的部分红外激光被动镜所接收并反射回来。
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