专利名称：油品品质的锁相环路测定方法及仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及油品品质的测定方法及其仪器。
在某一种标号的油品使用过程中，必然要受到各种污染，使其品质发生变化。如推土机就是一种靠液压传动的机械，其液压油不但受灰尘的污染，还会由于液压顶杆的往复运动过程中，不断有金属碎末的剥落而污染油品，上述原因对油品产生的污染又加速了工程机械的磨损。据统计，工程机械的损坏有70%是油中的杂质所造成的。又如供食用的油品在反复煎炸之后，油品中的铅、铝、矾等元素含量不断增加，甚至到了不能再食用的地步。所以对油品进行经常性的检测，以确保某一种标号的油品能在一个合理的范围内使用，对工业生产、食品加工都是有积极的意义。
目前采用介质电容对油品的电介质变化进行测试的方法及仪器主要有以下几种1、利用电桥平衡原理，用交流电桥直接对容抗进行测试。
2、采用油介质电容器组成振荡电路，再用平衡式鉴频器在一个L、C谐振电路上检出失谐后的频率偏差，使其产生微弱直流电压分量，具体的测定方法可见专利号为CN85107130所述的测试润滑油质量的方法及仪器。
上述二种方法虽然原理不同，但是在电路中都要采用小信号高增益的直流放大器，易受干扰及放大器零点漂移的影响。在第二种方法中，由于受到平衡式鉴频器L、C谐振电路Q值的影响，其灵敏度较低，特别是其电容传感器两极板之间距离只能限在0.5～2.5mm之间，如此小的空间对于粘度大的油品是不易完成检测的。
本发明的目的在于提供一种对电容性传感器的油品介质变化进行甚高频或超高频的大信号检测方法及仪器，进而提高对油品检测的灵敏度、可靠性及实用性。
本发明的目的是这样实现的用一个锁相环路对电容性传感器所在的振荡电路完成自适应的反馈控制，并用反馈控制信息来精确地反应出油品品质的变化。
其方法如下将上述振荡电路的振荡信号先进行N次分频，其分频比可根据不同油品的电介质参数进行调整;利用一个晶体参考振荡器输出参考振荡信号，将该参考振荡信号进行R次分频得到一个基准的鉴相频率;上述两个经过R、N次分频的信号同时经过鉴相器进行相位差比较;当电容性传感器内放入标准油品时，用调整N次分频比的方法，使鉴相器输出一个预定的直流反锁电压值;当电容性传感器内放入被测油品时，如其油品品质变化介电常数也将发生相应的变化，振荡电路频率将发生偏移，鉴相器能输出一个反应其相位变化量的直流电压，该电压被反馈给上述振荡电路中的变容二极管，以抵消其频率偏移的影响，使其被锁定在标准频率上。这个反馈电压的偏移值将直接对应了油品的品质。
本发明的主机电路包括电容性传感器及振荡电路、N分频器、晶体参考振荡器、R分频器、鉴相器、低通滤波器、电压表隔离电路等。
具体的说，上述振荡电路包括电容性介质传感器、变容二极管、VHF振荡集成电路等。上述传感器、变变二极管和电感元件构成振荡电路的LC回路，振荡电路通过隔离缓冲电路接N分频器的输入端，N分频器设有调整分频比按钮，N分频器输出端接鉴相器的一个输入端。上述晶体参考振荡器通过R分频器与鉴相器的另一输入端相连。鉴相器的输出端通过低通滤波器接上述振荡电路的L、C回路中变容二极管非接地端。
当对某一油品进行检测时，首先用标准油品进行测试，调整上述N分频器的分频比及电压表电路的调整装置，使鉴相器的反馈控制电压为一个预定的电压值，调整电压表，使电压表指针在适当位置上，即让电压表指针位于表盘面的中间。然后将探头放入待测油品内，如油品品质变化，振荡电路的频率发生偏移，锁相环路中的鉴相器将会输出一个反馈控制电压，该电压对变容二极管产生影响，使其产生一个反向变化量，将振荡电路的频率锁定在标准的频率上，用电压表测出上述反馈控制电压数值，即是油品品质的变化量。
本发明的检测方法是在甚高频或超高频的大信号下完成，因此具有较强的抗干扰性和较高的灵敏度，本发明所给出的方法及仪器对油品品质的测量精度可达十万分之一，(达到0.05P/V)，也就是说在一个数字式的3 1/2 位电压表上可以读出传感器在0.00025PF范围内的变化值。本发明所给出的传感器极板之间距离较大，因而便于对一些高粘度油品的检测。
图1是本发明的工作原理框图。
图2是本发明的电路实施例。
图3是本发明的探头结构图。
图4是本发明的主机结构图。
本发明电路实施例见图2，其中探头电路中的IC-1为专用VHF振荡集成电路，CX为电容性介质传感器，C2、D1、C6、C5、L1与IC-1构成振荡电路。R2为锁相环路直流反馈电阻，C1、C4、C7、R1、L2、C9为电源滤波元件，C8为输出耦合电容。上述VHF振荡集成电路也可用分离元件，即一个三点振荡电路和一个隔离缓冲放大器组成。
主机电路中，IC-2是专用单片机，其内含有ROM、RAM、CPV、PLL、PD。专用单片机外围的UP/Down按键是改变锁相环路(PLL)的N分频比;D3、D4、D5为IC-2工作状态选择外接二极管。R2、R3、R4、C4、BG1、BG2为锁相环路低通滤波器，Q1、C6、C7构成IC-2的时钟，及锁相环路的基准参考晶体振荡器。B2、D1、D2构成IC-2的后备电源电路(B2为一锂电池)。BG3、W1、R1、V1构成电压表隔离电路，C1、C2、C3为滤波电容，7805为一个三端稳压器。B1、K1为电源及开关，R5、D6发光二极管构成开机指示灯电路。
本发明的探头体结构见图3，传感器4为一个可拆卸的圆筒状电容，它安置在探头端部，由塑料体结构和金属镀膜层组成。外壳3中部设置有探头电路的元件板2，探头电路通过一个电缆及插头5与主机电路相连。
本发明的主机壳体内设置主机电路，壳体面板结构见图4，它包括测试电压表6，指示灯7，电源开关8，UP/DOwn按键9，微调电位器10，电池盖11，连接插座12。
权利要求
1.一种采用介质电容对油品品质变化进行测定的方法，其特征在于用一个锁相环路对电容性传感器所在的振荡电路完成自适应的反馈控制，并用反馈控制信息来精确地反映出油品品质的变化，具体的方法是将振荡电路的振荡信号进行N次分频；用一个晶体参考振荡信号，对其进行R分频，得到一个基准的鉴相频率；上述两个经N、R分频的信号进行鉴相，比较其相位差；当电容性传感器内是标准油品时，调整N分频比，使鉴相器输出一个标准的电压值，当电容性传感器内是被测油品时，如其品质变化，振荡电路的频率会发生偏移，鉴相器能输出一个反应其相位变化量的直流电压，该电压反馈给上述振荡电路中的变容二极管，以抵消其频率偏移的影响，使其被锁定在标准频率上，上述反馈的控制电压能够精确地反映出被测油品的品质变化。
2.一种油品品质测定仪器，它包括探头电路和主机电路两部分;探头电路由振荡电路和隔离缓冲放大器组成;上述振荡器中的传感器是以油品作为电介质的电容装置;其特征在于主机电路包括N分频器、R分频器、鉴相器、低通滤波器、晶体参考振荡器等;主机面板上设有测试电压表6、调整N分频比的按键9，微调电位器10，连接插座12;上述N分频器与鉴相器一输入端相连，上述晶体参考振荡器输出端接R分频器输入端，R分频器输出端接鉴相器的另一输入端，鉴相器输出通过低通滤波器与探头电路L、C回路中的一个变容二极管的非接地端相连;上述测试电压表6通过电压表隔离电路测量上述鉴相器输出的反馈电压;上述电容传感器4为筒式塑料结构，其表面金属镀膜层，它安置在探头壳体3的端部，可拆卸;探头壳体3内设有振荡电路、隔离缓冲放大器、变容二极管、锁相环路反馈电阻R2和耦合电容C8及其电路板2，探头电路的信号输出端2、反馈接收端3、电源供电回路端1、4通过电缆线及插头5、主机插座12同主机对应的N分频器输入端2′、鉴相器输出端3′、电源供电端1′、4′相连;当对某一种油品进行检测时，先用标准油品作为电容的电介质，调整N分频比，使鉴相器的反馈电压为为一标准值，再用被测油品作为电容器的电介质，如油品品质变化，鉴相器就能输出一个反应振荡频率飘移的反馈信号，该信号加至上述变容二极管，可使振荡电路的频率被锁定在原标准频率上，此时电压表的变化量、就是油品品质的相对变化量。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述的探头电路的振荡器可用VHF振荡集成电路;上述的N分频器、RWV分频器、鉴相器等电路可用一个内含ROM、RAM、CPV、RLL、PD的专用微机构成。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于探头电路内的变容二极管与一个电容串接后并在LC回路两端。
全文摘要
本发明涉及一种油品品质的检测方法及仪器。本发明用一个自适应的锁相环反馈电路将振荡器始终锁定在一个标准频率上，其锁相环路的反馈信号就可直接反映被测油品品质的变化，由于本仪器的检测过程是在甚高频或超高频的大信号下进行的，所以具有较强的抗干扰性和很高的灵敏度，其灵活度可达十万分之一。本仪器的电容传感器极板之间距离可大于2.5mm以上，以便对高粘度油品进行检测。本仪器的电路可用集成电路和微机代替，具有性能可靠等优点。
文档编号G01N27/22GK1068194SQ9210521
公开日1993年1月20日 申请日期1992年7月3日 优先权日1992年7月3日
发明者陈善明 申请人:陈善明