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专利名称：三维油液污染度检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种检测装置，主要涉及各种油液中颗粒计数的三维油 液污染度检测仪。
背景技术：
对液压系统中污染情况的正确分析，及时判断机械零件的工作状况，不 仅可以提高系统的可靠性和延长系统的寿命，而且还可以降低事故发生率， 提高生产效率。近几年各行各业科研部门对其机械磨损进行研究分析，提出 了许多故障监测的理论及实现方法，但这其中最重要的是监测方法的实现。 油液中的固体颗粒是造成透射光衰减的重要原因。目前市场上现有的光阻法 颗粒度仪都是单个光道测量的，如果测量区域中颗粒分布不均匀或者出现颗 粒的重叠将直接影响测量结果的准确性。为了避免这种情况的发生，我们采 用三个光学通道分别发送和接收的方法，并经过数据处理得到稳定真实的结 果。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种三维油液污染度检测议，使其具有测量范 围广、寿命长和测量精度高等特点。
本实用新型的目的可采用如下技术方案来实现其包括壳体、半导体激 光器、测量探头、差分模/数转换器以及单片机，在壳体内设置有测量探头， 在测量探头左侧光学玻璃窗口与半导体激光器之间设置一组透镜，与测量探 头右侧光学玻璃窗口相对应的是三组有光敏元器件组成的光电转换器，光电 转换器通过差分模/数转换器和单片机连接。
所述的测量探头两侧壁设置有光学玻璃的窗口 。
所述的光电转换器为CCD光敏元件，通过调整积分时间的大小能很好地 与激光光源相匹配，使其工作在线性范围内，提高系统的测量准确度。
本实用新型的目的是利用多通道光阻法来测量油液颗粒污染度。其原理 如下在均匀介质中，光线将沿原有的方向传播而不发生散射现象，当光线从一均匀介质进入另一均匀介质时，根据麦克斯韦电磁场理论，它只能沿着 折射光线的方向传播，这是由于均匀介质中偶极子发出的次波具有与入射光 相同的频率，并且偶极子发出的次波间有一定的位相关系，它们是相干的， 在非折射光的所有方向上相互抵消，所以只发生折射而不发生散射。而如果 在均匀介质中掺入一些大小为波长数量级且杂乱分布的颗粒物质，它们的折 射率与周围均匀介质的折射率不同，原来均匀介质的光学均匀性遭到破坏， 这些不均匀无规则分布的颗粒物引起了光的散射；当然除了散射外，颗粒受 到光的照射时，还常常伴随着吸收，被颗粒吸收的光能量转变为其它形式的 能量，而不再以光的形式出现。所以当光线透过介质时，沿原传播方向的投 射光强度将减弱，这种光的衰减主要是由于上述光的散射和颗粒对光的吸收 作用造成的，我们称之为消光。颗粒对光的消光强度分布与颗粒的大小、颗 粒相对周围介质的折射率有关，消光法测量油液污染度就是利用这一特性来 测量污染度的大小的。
Mie散射是公认的一种极具发展前途的微粒测试技术，具有非接触、精度 高、重复性好和可实时在线测量的优点，是研究检测污染排放的主要技术手 段，也是微粒粒度和浓度分析的理论基础。
当式样通过测量探头时，由于通道两侧装有光学玻璃的窗口，来自恒定 光源的细小光束穿过该窗口并被另一侧的光电元件所接受，细小光束与通道 截面即构成了仪器的测量区或敏感区。若流过测量区的液体中没有颗粒，则 光电元件给出的光信号保持为恒定不变；反之，若有一颗粒流过测量区，将 会对光束产生一 "遮挡"作用，使光电元件所接受到的信号减小并给出一个 脉冲，脉冲信号的幅值显然与颗粒的粒径相关，从而为粒径测量提供了一个尺度。设窗口α面积为S。，颗粒面积(挡光面积)为S， V为脉冲电压，V。为光束不挡光时的电压，V-V。=S/S0(V1-V0)，传统上光电元件给出的脉冲信号△E=(α/A)E0
E0为无颗粒时光电元件的恒定信号值;
!α/A=S/S0颗粒面积比上窗口面积
更确切地考虑消光，脉冲的信号为-
<formula>see original document page 5</formula>
显然，颗粒越大，信号电压也越大，当颗粒随着油液流离开窗口时，信 号就消失。所以根据脉冲的个数可以确定油中所含颗粒的数量，根据脉冲的 电平可以确定颗粒的大小。
本实用新型的光源采用半导体激光器，可提高测量的灵敏度，增大测量 范围，并能保证提供长期稳定的单色光源，且寿命长。光学通道采用三个通 道，同时光电转换器采用光敏元件，通过调整积分时间的大小能很好地与激 光光源相匹配，使其工作在线性范围内，提高系统的测量准确度。


附图l是本实用新型的结构示意图。
图中1、半导体激光器，2、透镜，3、测量探头，4、光玻璃窗口 5、颗粒6、 CCD光敏元件，7、差分模/数转换器，8、单片机。
具体实施方式
结合附图，具体说明本实用新型的具体实施例。
如附图1、所示本实用新型包括壳体、半导体激光器1、测量探头3差分模/数转换器7以及TMS320F2812DSP为处理器的单片机8。在壳体内 设置有测量探头3，测量探头两侧壁设置有光学玻璃窗口 4。在测量探头3 与半导体激光器之间设置一组透镜2，测量探头右侧壁设置有光学玻璃窗口 相对应一侧设置有光电转换器，本实施例的透镜2的数量为三个，相对设置 在测量探头左侧。本实施例的光电转换器采用CCD光敏元件6， CCD光敏元 件6通过差分模/数转换器7和单片机8连接。
如附图1所示:半导体激光器1发出激光束经凸透镜2扩散成平行光束， 通过被测试样的测量探头3左侧壁的光学玻璃窗口 ，我们让油液流过横断面 很小3的通道，通道左侧壁装有光学玻璃窗口，平行光照射到测量探头3中 油液通道，经测量探头3右侧壁光学玻璃窗口 4，由油液通道颗粒的消光作 用后的光束，经CCD光敏元件组成的光电转换器6，产生一脉冲电流经三通 道的差分模/数转换器7到单片机8中进行分析。
权利要求1、一种三维油液污染度检测仪，其包括壳体、半导体激光器(1)、测量探头(3)、差分模/数转换器(7)以及单片机(8)，其特征是在壳体内设置有测量探头(3)，在测量探头(3)与半导体激光器(1)之间设置一组透镜(2)，测量探头右侧壁设置有光学玻璃窗口相对应一侧设置有光电转换器，光电转换器通过差分模/数转换器(7)和单片机(8)连接。
2、 根据权利要求1所述的三维油液污染度检测仪，其特征是测量探 头(3)两侧壁设置有光学玻璃窗口。
3、 根据权利要求1所述的三维油液污染度检测仪，其特征是所述的 光电转换器为CCD光敏元件(6)。
4、 根据权利要求1所述的三维油液污染度检测仪，其特征是透镜(2) 数量为三个，相对设置在测量探头左侧和半导体激光器(1)之间。
专利摘要本实用新型公开了一种三维油液污染度检测仪，其包括壳体、半导体激光器(1)、差分模/数转换器(7)以及单片机(8)，在壳体内设置有测量探头(3)，在测量探头(3)与半导体激光器(1)之间设置一组透镜(2)，半导体激光器(1)右侧的壳体上也设置有一组透镜(5)，透镜(5)相对应一侧设置有光电转换器，光电转换器通过差分模/数转换器(7)和单片机(8)连接。本实用新型的光源采用半导体激光器，可提高测量的灵敏度，增大测量范围，并能保证提供长期稳定的单色光源，且寿命长。光学通道采用三个通道，同时光电转换器采用光敏元件，通过调整积分时间的大小能很好地与激光光源相匹配，使其工作在线性范围内，提高系统的测量准确度。
文档编号G01N15/10GK201181278SQ200820111120
公开日2009年1月14日 申请日期2008年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者孙君起, 张金伟, 可 邓 申请人:北京航峰科伟装备技术有限公司