一种基于光电原理的污染度检测传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光电原理的污染度检测传感器，属于污染检测【技术领域】中的用于油液污染度检测的传感器，其目的在于提供一种体积小、质量轻、检测数据可靠的基于光电原理的污染度检测传感器。其技术方案为：包括依次连接的发光二极管I、油池、光电二极管I、光电转换电路和信号处理电路，信号处理电路与RS485总线连接，油池上靠近发光二极管I、光电二极管I一侧对应设置有入射光透镜、出射光透镜；发光二极管I发出的平行光束经入射光透镜穿过油池后再经出射光透镜并照射在光电二极管I上产生电信号，电信号依次经光电转换电路、信号处理电路分析处理后由RS485总线输出。本实用新型适用于油液污染度检测的传感器。
【专利说明】—种基于光电原理的污染度检测传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于污染检测【技术领域】，涉及一种用于油液污染度检测的传感器，具体涉及一种基于光电原理的油液污染度检测传感器。
【背景技术】
[0002]近几十年来，液压传动在航空、机械制造、石油化工、矿山机械、交通运输、造船以及地震预测等【技术领域】中得到了广泛的应用。随着液压设备的使用数量和种类的增多，出现故障和维修的工作量也愈来愈大。并且根据国内外统计资料，液压设备的故障率75%以上是由液压油污染造成的，而固体颗粒物是液压和润滑系统中最普遍、危害作用最大的污染物。
[0003]随着液压技术在各个工业部门的广泛应用，对液压设备的工作可靠性提出了更高的要求。因此，必须对液压系统的污染状况进行检测，进行污染控制。传统的油液污染检测是通过定期在现场取样，将样品带回实验室进行分析获得机械运行状况。这种离线的检测尽管有着分析的设备与手段的多样性的优点，但存在获得信息周期长，不能及时反映设备的运行状况等不足。因此，急需找到一种新的更及时有效的检测方法。
[0004]申请号为201320510929.X的实用新型专利就公开了一种油液颗粒污染度检测传感器，该传感器包括套筒、半导体激光器、测量探头、光电转换电路及信号处理电路，在测量探头和半导体激光器之间设有若干透镜，套筒内设有喷嘴组件，喷嘴组件中嵌设固定的准直镜，与喷嘴组件连接的第一滑块，第一滑块上固定有滤波镜，第二滑块，固定于第二滑块中的傅里叶透镜，套筒另一端连接有法兰接头，与法兰接头连接的固定接头，及设于固定接头中的一组透镜，一组透镜经螺纹连接组件固定于固定接头中。该传感器基于光电原理，通过合理的布置各类光学透镜，在待检测的油液经一组透镜间的进油通道间隙通过，激光经多个透镜后到接收二极管的两端产生电流信号，该传感器具有的光路设计简单，但是其体积较大，质量较重，且检测数据不够可靠。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种体积小、质量轻、检测数据可靠的基于光电原理的污染度检测传感器。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0007]—种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:包括依次连接的发光二极管1、油池、光电二极管1、光电转换电路和信号处理电路，所述信号处理电路与RS485总线连接，所述油池上靠近发光二极管I 一侧设置有入射光透镜，所述油池上靠近光电二极管I一侧设置有出射光透镜；所述发光二极管I发出的平行光束经入射光透镜穿过油池后再经出射光透镜并照射在光电二极管I上产生电信号，所述电信号依次经光电转换电路、信号处理电路分析处理后由RS485总线输出。
[0008]本实用新型工作时，发光二极管I发出的平行光通过入射光透镜进入油池内，如果油池内有颗粒出现，这些颗粒就会阻挡光线并造成光能的降低；穿过油池后的光线通过出射光透镜照射到光电二极管I上，由于油池内的颗粒遮挡了部分光线，因而光电二极管I上接收到的光强度衰减，通过检测照射到光电二极管I上的光能的降低程度而简洁计算出油池中颗粒的大小及含量，可提供稳定可靠地油液固体颗粒污染度检测数据，且检测准确快速。
[0009]本实用新型的目的还可以通过以下途径来实现:
[0010]所述入射光透镜和出射光透镜均为蓝宝石玻璃透镜。
[0011]所述入射光透镜设有不透明铝膜，所述不透明铝膜中心位置开设有用于透光的视窗P。
[0012]所述光电转换电路包括:
[0013]第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器的正极性端和第二跨阻放大器的正极性端相连，且同时接地，
[0014]所述第一跨阻放大器的负极性端分别与光电二极管I的阳极和第一电阻的一端相连；所述光电二极管I的阴极分别与所述第二跨阻放大器的负极性端和第二电阻的一端相连；所述第一电阻的另一端接所述第一跨阻放大器的输出端；所述第二电阻的另一端接所述第二跨阻放大器的输出端；所述第一跨阻放大器和所述第二跨阻放大器输出光电转换的差动电压V1-V2。
[0015]第一电容和第二电容，所述第一电容并联连接所述第一电阻，所述第二电容并联连接所述第二电阻。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0017]1、本实用新型中，传感器的光电传感部件采用发光二极管I和光电二极管I，使传感器的整体结构紧凑、体积小、质量轻；发光二极管I发出的平行光通过入射光透镜进入油池内，如果油池内有颗粒出现，这些颗粒就会阻挡光线并造成光能的降低；穿过油池后的光线通过出射光透镜照射到光电二极管I上，由于油池内的颗粒遮挡了部分光线，因而光电二极管I上接收到的光强度衰减，通过检测照射到光电二极管I上的光能的降低程度而简洁计算出油池中颗粒的大小及含量，可提供稳定可靠地油液固体颗粒污染度检测数据，且检测准确快速。
[0018]2、本实施例中，入射光透镜和出射光透镜均采用蓝宝石玻璃透镜，蓝宝石玻璃透镜可作为油池两端的视窗镜，方便查看油池内情况，且蓝宝石玻璃透镜具有很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐蚀，它耐高温，导热好，硬度高，透红外，化学稳定性好。
[0019]3、本实施例中，入射光透镜设有不透明铝膜，所述不透明铝膜中心位置开设有用于透光的视窗口，发光二极管I产生的平行光通过视窗口射入油池内，可有效阻挡其余光线通过透镜射入油池内，提高传感器的检测效率，检测数据更加可靠。
[0020]4、本实施例中，光电转换电路通过将第一跨阻放大器和第二跨阻放大器并联连接，使其输出光电转换的差动电压V 1-V2，本发明提供的电路有效地利用了电源电压范围，提高了光电转换电路的速度和抗干扰性能。
[0021]5、本实施例中，第一电阻和第二电阻分别并联连接有第一电容和第二电容时,提高了光电转换电路的滤波性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型中光电转换电路的电路图；
[0024]图3为本实用新型另一实施例中光电转换电路的电路图
[0025]图4为本实用新型中信号处理电路的电路图；
[0026]其中，附图标记为:1一发光二极管1、2—入射光透镜、3—油池、4一出射光透镜、5一光电二极管1、6一光电转换电路、8一信号处理电路。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，对本实用新型做进一步说明:
[0028]实施例一
[0029]一种基于光电原理的污染度检测传感器，包括依次连接的发光二极管I1、油池3、光电二极管15、光电转换电路6和信号处理电路8，信号处理电路8与RS485总线连接，油池3两端通过分别通过入口管接头、出口管接头与液压系统回油管路连通，油池3上靠近发光二极管Il 一侧设置有入射光透镜2，油池3上靠近光电二极管15 —侧设置有出射光透镜。其中入射光透镜2和出射光透镜均采用蓝宝石玻璃透镜。发光二极管Il发出的平行光束经入射光透镜2穿过油池3后再经出射光透镜并照射在光电二极管15上产生电信号，该电信号依次经光电转换电路6、信号处理电路8后由RS485总线输出。
[0030]发光二极管Il发出的平行光通过入射光透镜2进入油池3内，如果油池3内有颗粒出现，这些颗粒就会阻挡光线并造成光能的降低；穿过油池3后的光线通过出射光透镜照射到光电二极管15上，由于油池3内的颗粒遮挡了部分光线，因而光电二极管15上接收到的光强度衰减，通过检测照射到光电二极管15上的光能的降低程度而简洁计算出油池3中颗粒的大小及含量，可提供稳定可靠地油液固体颗粒污染度检测数据，且检测准确快速。
[0031]实施例二
[0032]在实施例一的基础上，入射光透镜2上设有不透明铝膜，该不透明铝膜可贴合在入射光透镜2两侧或其中一侧，不透明铝膜中心位置开设有用于透光的视窗口。通过在入射光透镜2上设有不透明铝膜，所述不透明铝膜中心位置开设有用于透光的视窗口，发光二极管Il产生的平行光通过视窗口射入油池3内，可有效阻挡其余光线通过透镜射入油池3内，提高传感器的检测效率，检测数据更加可靠。
[0033]实施例三
[0034]在实施例一或实施例二的基础上，如图2所示的光电转换电路6中，该光电转换电路6包括第一跨阻放大器Al，第一跨阻放大器Al的正极性端和第二跨阻放大器A2的正极性端相连，且同时接地；
[0035]第一跨阻放大器Al的负极性端分别与光电二极管D的阳极和第一电阻Rl的一端相连；光电二极管D的阴极分别与第二跨阻放大器A2的负极性端和第二电阻R2的一端相连；第一电阻Rl的另一端接第一跨阻放大器Al的输出端；第二电阻R2的另一端接第二跨阻放大器A2的输出端；第一跨阻放大器Al和第二跨阻放大器A2输出光电转换的差动电压V1-V2。
[0036]实施例四
[0037]在实施例三的基础上，还包括第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl并联连接第一电阻Rl，第二电容C2并联连接第二电阻R2。
[0038]实施例五
[0039]在实施例一或实施例二的基础上，如图3所述光电转换电路中，Al、A2为运算放大器0P27，Tl为半导体激光二极管，T2为光接收管，Tl正极通过电阻R3与+14V直流电源相接，负极直接接地。光接收管三极管T2集电极与运算放大器Al的输入端2相连，发射极与运算放大器Al的输入端3相连。电阻Rl两端分别与运算放大器Al的输入端2和输出端6相连，电阻R4接通运算放大器Al的输出端6和运算放大器A2的输入端3。电阻R2 —端与电路的公共地相连，另一端与运算放大器A2的输入端2相连，电容Cl与电位器R5并联后分别于运算放大器A2的输入端2和输出端6相连，电阻R6链接运算放大器A2的输出端6和三极管T3的基极三极管T3的集电极接+14V的直流电源，发射极为信号的输入到通道中。
[0040]实施例六
[0041]在上述实施例的基础上，信号处理电路8分为两路，各自有不同的作用。下边一路作为阀值调整电路，根据输入的电流信号进行一定的变换处理，输出六路直流电平(图中仅画出三路)，作为整个电路输出的六个信道中的运算放大器的比较电压。上边的一路是整个电路的主要部分，输入为交流信号。经过运算放大器A3的限幅和隔离后，将电信号送到六个输出的通道中，各个通道都有不同的阀值电压，此阀值电压由下边直流通路提供。经过比较后，输出脉冲方波到每个通道对应的计数器，输出检测结果。其中，Ul为交流信号的放大通道，U2为直流信号的放大取样通道，通过Ul的交流信号经过放大后流经楼面的阀值比较器，比较器的阀值设置由U2放大器的输出信号经过滑动变阻器分压得到。各个粒径的颗粒对应不同的阀值，通过设置各路的滑动变阻器的介入阻值就可以很轻松的将电压阀值设定到与各个粒径相对应的典型值上。U3为交流信号输出的上限副电路，为了防止对干扰信号的放大，设此限幅电路可以改善电路的测量精度，减小误差。U5、U6、U7为比较器电路。其中阀值的设定值通过下部分的直流电平在滑动变阻器上的分压所得，阀值可通过对滑动变阻器阻值的调整来设定。
[0042]实施例六
[0043]在上述实施例的基础上，还设置有控制单元，该控制单元可以为单片机、DSP或FPGA/CPLD的最小系统，或最小系统添加部分外设而成，具有高精度A/D转换器和一定的运算、控制能力，控制单元间隔地发出紫外光触发脉冲信号。该控制单元与发光二极管Il电连接，该控制单元间隔地发出触发脉冲信号，该发光二极管Il接收控制单元发出的触发脉冲信号并根据该触发脉冲信号相应地发出平行光射向油池3。该控制单元与信号处理电路8电连接，该信号处理电路8将透射过油池的光所对应的电信号经分析处理后输送至控制单元，该控制单元根据接收到的电信号获得油池3内固体颗粒污染度的判断结果。
【权利要求】
1.一种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:包括依次连接的发光二极管I (I)、油池(3)、光电二极管I (5)、光电转换电路(6)和信号处理电路(8)，所述信号处理电路(8)与RS485总线连接，所述油池(3)上靠近发光二极管I (I)一侧设置有入射光透镜(2)，所述油池(3)上靠近光电二极管I (5) —侧设置有出射光透镜(4);所述发光二极管I(I)发出的平行光束经入射光透镜(2)穿过油池(3)后再经出射光透镜(4)并照射在光电二极管I (5)上产生电信号,所述电信号依次经光电转换电路(6)、信号处理电路(8)分析处理后由RS485总线输出。
2.如权利要求1所述的一种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:所述入射光透镜(2)和出射光透镜(4)均为蓝宝石玻璃透镜。
3.如权利要求2所述的一种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:所述入射光透镜(2)设有不透明铝膜，所述不透明铝膜中心位置开设有用于透光的视窗口。
4.如权利要求1所述的一种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:所述光电转换电路(6)包括: 第一跨阻放大器(Al)，所述第一跨阻放大器(Al)的正极性端和第二跨阻放大器(A2)的正极性端相连，且同时接地， 所述第一跨阻放大器(Al)的负极性端分别与光电二极管(D)的阳极和第一电阻(Rl)的一端相连；所述光电二极管(D)的阴极分别与所述第二跨阻放大器(A2)的负极性端和第二电阻(R2)的一端相连；所述第一电阻(Rl)的另一端接所述第一跨阻放大器(Al)的输出端；所述第二电阻(R2)的另一端接所述第二跨阻放大器(A2)的输出端；所述第一跨阻放大器(Al)和所述第二跨阻放大器(A2)输出光电转换的差动电压V1-V2。
5.如权利要求4所述的一种基于光电原理的污染度检测传感器，其特征在于:第一电容(Cl)和第二电容(C2)，所述第一电容(Cl)并联连接所述第一电阻(R1)，所述第二电容(C2)并联连接所述第二电阻(R2)。
【文档编号】G01N15/06GK204241341SQ201420724278
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】王绍玉 申请人:四川凯乐检测技术有限公司