一种润滑油中水分含量的检测装置及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种润滑油中水分含量的检测装置及其检测方法，所述的装置包括平台、红外发射组件、光接收组件、信号处理组件、信号采集与传输组件和外接输油管，所述的外接输油管的中段固定在平台内、其两端与润滑油管道连接，所述的光接收组件依次与信号处理组件和信号采集与传输组件串联连接；所述的外接输油管底部检测区域处涂有超亲水-超疏油的涂层，在检测区域形成超亲水-超疏油滤膜。本发明采用超亲水-超疏油的涂层，当流经外接润滑油管道的检测区域时，在超亲水-超疏油滤膜的作用下，油液继续流经管道而微水滴渗透滤膜，在检测区域处聚集，避免了单个水滴通过检测区域时检测信号不明显的弊端，提高了检测装置的灵敏度，使检测结果更准确。
【专利说明】一种润滑油中水分含量的检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种润滑油含水量的实时在线检测技术，特别是一种基于亲水疏油膜反射红外吸收的在线润滑油中水分含量检测方法及其装置。
【背景技术】
[0002]润滑油是机械设备的“血液”，它在机械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减振和防腐等重要作用。润滑系统以及润滑副元件的寿命与润滑油的清洁度有着很密切的关系，其中润滑油中的水污染是最常见的污染之一，科学准确的获得水分含量测量结果，是目前润滑油污染度检测的主要目标。
[0003]目前对于润滑油含水量检测的方法主要有:蒸馏法、电容法、电磁波法和电导率法
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[0004]蒸馏法，是一种传统的离线检测方法，即将所取的油样品中加无水溶剂，在水分测定仪中蒸馏，最终将油水分离，分别测量油、水的质量，从而得到原油质量含水率，由样品的含水率便可推断出整个油品的含水率情况。这种离线的检测方法不仅检测周期长、成本高、程序繁琐，而且过分依赖实验人员获得和处理实验数据，不能实时地反映润滑油的含水量。
[0005]电容法，即利用水和油的介电常数相差很大的原理实现原油含水率检测，含水率的微小变化，会引起润滑油介电常数的较大变化，可将介电常数的变化反映为电容值的变化，通过测量电容值就得到了含水率。但该检测方法易受到温度和杂质积聚等很多因素的影响，容易产生计量漂移，长期稳定性差等缺点。
[0006]电磁波法，即根据油和水的物理性质不同，它们对电磁波吸收能力也有很大差别，利用震荡电路，将电能转化为电磁波，并将其辐射到油水混合物中，并对穿过混合流体的电磁波进行接收，含水率不同时，混合流体对电磁波的吸收也不同，通过接收到的电磁波的强度来检测原油含水率。其缺点是油中通常含有其它杂质，不同杂质的吸收能力不同会影响测量精度，且探头制作复杂，成本高，使用和维护困难，所以实际应用比较少。
[0007]电导率法，即利用油和水的电导率差异很大的特点，将相互平行且距离固定的两块极板(或圆柱电极)，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势，然后通过电导仪测量极板间电导。该方法有许多限制条件，如测量值与流体流态有关，电导率与液体离子浓度有关等。
[0008]综上分析，润滑油含水量实时准确的检测是润滑油污染度检测急需解决的关键问题。
【发明内容】
[0009]为解决现有技术存在的上述问题，本发明主要设计一种检测结果准确且可实时在线测量润滑油中水分含量的检测装置及其检测方法。
[0010]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0011]一种润滑油中水分含量的检测装置，包括平台、红外发射组件、光接收组件、信号处理组件、信号采集与传输组件和外接输油管，所述的平台为暗室结构，红外发射组件和光接收组件分别固定在平台内，外接输油管的中段固定在平台内、其两端与润滑油管道连接，所述的光接收组件依次与信号处理组件和信号采集与传输组件串联连接；
[0012]所述的外接输油管底部检测区域处涂有超亲水-超疏油的涂层，在检测区域形成超亲水-超疏油滤膜；
[0013]所述的红外发射组件由单片机、功率放大电路和红外光源构成，所述的单片机与功率放大电路和红外光源依次串联连接；所述的红外发射组件发出的红外光斜入射外接输油管底部的检测区域，从检测区域反射的红外光被光接收组件所接收；
[0014]所述的信号采集与传输组件包括数据采集处理及显示系统、无线通信设备和上位机，所述的数据采集处理及显示的功能由嵌入式处理器来实现；所述的无线通信设备将检测到的信号用无线传输的方式发送到上位机；上位机上设计有服务端界面，负责接收无线数据并保存。
[0015]本发明所述的红外发射组件发出的光斑所覆盖区域布满外接输油管的检测区域。
[0016]本发明所述的光接收组件为硫化铅光电导探测器。
[0017]一种润滑油中水分含量的检测装置的检测方法，包括如下步骤:
[0018]A、将机器的润滑油管道中的油液引入到设有检测区域的外接输油管中，使含水润滑油沿着外接输油管流动；开启红外发射组件、光接收组件和信号处理组件；红外发射组件中的单片机输出一定的脉冲驱动红外光源，获得相应的光强，便于检测；
[0019]B、待检测含水润滑油流经外接输油管的检测区域时，在超亲水-超疏油滤膜的作用下，含水润滑油继续流经管道而微水滴渗透滤膜，在检测区域处聚集；
[0020]C、红外发射组件发出的红外光斜入射外接输油管底部的检测区域，聚集在检测区域处超亲水-超疏油滤膜上的水分吸收一定的红外光，之后经反射被光接收组件所接收；
[0021]D、光接收组件将光转换为电信号，经过信号处理组件的处理后，信号采集与传输组件将信号实时采集、处理并显示，然后通过无线通信设备将检测到的信号用无线传输方式发送到上位机，在上位机上接收无线数据，并实时在线观察；最终显示在上位机上的为电压信号，通过电压信号幅值大小判断水分含量；如电压信号衰减大，则表示水分含量大；反之，则表示水分含量小；通过电压信号的衰减量得出对应的润滑油水含量的百分比。
[0022]与现有技术相比，本发明具有下列优点:
[0023]1、本发明采用超亲水-超疏油的涂层，在外接输油管底部形成超亲水-超疏油滤膜。在不施加任何压力的情况下，含水润滑油在外接输油管中流动的过程中，因水的密度大，水滴大部分集中于含水润滑油的底层，靠近外接输油管底部。当流经外接润滑油管道的检测区域时，在超亲水-超疏油滤膜的作用下，油液继续流经管道而微水滴渗透滤膜，在检测区域处聚集，避免了单个水滴通过检测区域时检测信号不明显的弊端，提高了检测装置的灵敏度，使检测结果更准确。
[0024]2、本发明采用反射红外吸收方法可以进一步提高检测灵敏度。在超亲水-超疏油滤膜的作用下，润滑油中水分在外接输油管底部的检测区域聚集，红外光斜入射输油管底部的检测区域，主要作用于水，与垂直入射的方式相比，润滑油对红外光的吸收量相对减少，降低了润滑油对检测过程中产生的影响。接收反射回来的红外光能够更准确地反映润滑油的含水量，提高检测灵敏度。[0025]3、本发明可设置在润滑油管道中直接进行检测，并通过无线通信设备将检测到的信号用无线传输方式发送到上位机，可以实时在线检测油液的含水量情况。这将对于提高设备运行的稳定性、可靠性，实施视情维修与预防维修，降低维护费用，减少事故的发生具有重要的意义。
[0026]4、本发明用亲水疏油膜反射红外吸收的方法检测润滑油的含水量，可以通过外接输油管直接对润滑油进行检测，无需预处理，无需取样，减少了复杂的程序，提高了检测效率。
[0027]5、本发明用亲水疏油膜反射红外吸收的方法与常规的化学检测方法相比，检测时间非常短，通过观察信号衰减量就可以得到含水量，避免了化学检测方法的繁琐程序，大大缩短了检测时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]本发明共有附图3幅，其中:
[0029]图1为本发明的结构示意图；
[0030]图2为信号采集与传输组件的结构示意图；
[0031]图3为含水润滑油样品的检测结果。
[0032]图中:1、红外发射组件，2、光接收组件，3、信号处理组件，4、信号采集与传输组件，
5、平台，6、外接输油管，7、超亲水-超疏油滤膜，8、润滑油管道，9、数据采集处理及显示系统，10、无线通信设备，11、上位机。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。如图1-2所示，一种润滑油中水分含量的检测装置，包括平台5、红外发射组件1、光接收组件2、信号处理组件3、信号采集与传输组件4和外接输油管6，所述的平台5为暗室结构，红外发射组件I和光接收组件2分别固定在平台5内，外接输油管6的中段固定在平台5内、其两端与润滑油管道8连接，所述的光接收组件2依次与信号处理组件3和信号采集与传输组件4串联连接；
[0034]所述的外接输油管6底部检测区域处涂有超亲水-超疏油的涂层，在检测区域形成超亲水-超疏油滤膜7 ；
[0035]所述的红外发射组件I由单片机、功率放大电路和红外光源构成，所述的单片机与功率放大电路和红外光源依次串联连接；所述的红外发射组件I发出的红外光斜入射外接输油管6底部的检测区域，从检测区域反射的红外光被光接收组件2所接收；
[0036]所述的信号采集与传输组件4包括数据采集处理及显示系统9、无线通信设备10和上位机11，所述的数据采集处理及显示的功能由嵌入式处理器来实现；所述的无线通信设备10将检测到的信号用无线传输的方式发送到上位机11 ;上位机11上设计有服务端界面，负责接收无线数据并保存。所述的红外发射组件I发出的光斑所覆盖区域布满外接输油管6的检测区域。所述的光接收组件2为硫化铅光电导探测器。
[0037]一种润滑油中水分含量的检测装置的检测方法，包括如下步骤:
[0038]A、将机器的润滑油管道8中的油液引入到设有检测区域的外接输油管6中，使含水润滑油沿着外接输油管6流动；开启红外发射组件1、光接收组件2和信号处理组件3 ;红外发射组件I中的单片机输出一定的脉冲驱动红外光源，获得相应的光强，便于检测；
[0039]B、待检测含水润滑油流经外接输油管6的检测区域时，在超亲水-超疏油滤膜7的作用下，含水润滑油继续流经管道而微水滴渗透滤膜，在检测区域处聚集；
[0040]C、红外发射组件I发出的红外光斜入射外接输油管6底部的检测区域，聚集在检测区域处超亲水-超疏油滤膜7上的水分吸收一定的红外光，之后经反射被光接收组件2所接收；
[0041]D、光接收组件2将光转换为电信号，经过信号处理组件3的处理后，信号采集与传输组件4将信号实时采集、处理并显示，然后通过无线通信设备10将检测到的信号用无线传输方式发送到上位机11，在上位机11上接收无线数据，并实时在线观察；最终显示在上位机11上的为电压信号，通过电压信号幅值大小判断水分含量；如电压信号衰减大，则表示水分含量大；反之，则表示水分含量小；通过电压信号的衰减量得出对应的润滑油水含量的百分比。具体显示结果如图3所示。
【权利要求】
1.一种润滑油中水分含量的检测装置，其特征在于:包括平台(5)、红外发射组件(I)、光接收组件(2)、信号处理组件(3)、信号采集与传输组件(4)和外接输油管(6)，所述的平台(5)为暗室结构，红外发射组件(I)和光接收组件(2)分别固定在平台(5)内，外接输油管(6)的中段固定在平台(5)内、其两端与润滑油管道(8)连接，所述的光接收组件(2)依次与信号处理组件(3)和信号采集与传输组件(4)串联连接； 所述的外接输油管(6)底部检测区域处涂有超亲水-超疏油的涂层，在检测区域形成超亲水-超疏油滤膜(7)； 所述的红外发射组件(I)由单片机、功率放大电路和红外光源构成，所述的单片机与功率放大电路和红外光源依次串联连接；所述的红外发射组件(I)发出的红外光斜入射外接输油管(6)底部的检测区域，从检测区域反射的红外光被光接收组件(2)所接收； 所述的信号采集与传输组件(4)包括数据采集处理及显示系统(9)、无线通信设备(10)和上位机(11)，所述的数据采集处理及显示的功能由嵌入式处理器来实现；所述的无线通信设备(10)将检测到的信号用无线传输的方式发送到上位机(11);上位机(11)上设计有服务端界面，负责接收无线数据并保存。
2.根据权利要求1所述的一种润滑油中水分含量的检测装置，其特征在于:所述的红外发射组件(I)发出的光斑所覆盖区域布满外接输油管(6)的检测区域。
3.根据权利要求1所述的一种润滑油中水分含量的检测装置，其特征在于:所述的光接收组件(2)为硫化铅光电导探测器。
4.一种润滑油中水分含量的检测装置的检测方法，其特征在于:包括如下步骤: A、将机器的润滑油管道(8)中的油液引入到设有检测区域的外接输油管(6)中，使含水润滑油沿着外接输油管(6)流动；开启红外发射组件(I)、光接收组件(2)和信号处理组件(3);红外发射组件(I)中的单片机输出一定的脉冲驱动红外光源，获得相应的光强，便于检测； B、待检测含水润滑油流经外接输油管(6)的检测区域时，在超亲水-超疏油滤膜(7)的作用下，含水润滑油继续流经管道而微水滴渗透滤膜，在检测区域处聚集； C、红外发射组件(I)发出的红外光斜入射外接输油管(6)底部的检测区域，聚集在检测区域处超亲水-超疏油滤膜(7)上的水分吸收一定的红外光，之后经反射被光接收组件(2)所接收； D、光接收组件(2)将光转换为电信号，经过信号处理组件(3)的处理后，信号采集与传输组件(4)将信号实时采集、处理并显示，然后通过无线通信设备(10)将检测到的信号用无线传输方式发送到上位机(11)，在上位机(11)上接收无线数据，并实时在线观察；最终显示在上位机(11)上的为电压信号，通过电压信号幅值大小判断水分含量；如电压信号衰减大，则表示水分含量大；反之，则表示水分含量小；通过电压信号的衰减量得出对应的润滑油水含量的百分比。
【文档编号】G01N21/3577GK103837497SQ201410096027
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】王俊生, 孙朝杰, 潘新祥, 孙野青, 李冬青 申请人:大连海事大学