专利名称：粒子计数器的估计方法和实施所说的方法的装置/的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粒子计数器的估计方法，其中通过检测器响应出现在传送液流的测量区中的粒子产生检测器信号，通过一个信号处理装置处理该检测器信号，并考虑至少一个校正因子将该信号转换成表示液流的粒子密度的显示值。本发明还涉及实施该估计方法的装置。
欧洲专利0427908公开了一种通过遮光法工作的粒子计数器，该粒子计数器包括一个光挡板，其接收器产生表示在测量区中出现不透明的粒子的检测器信号。前述类型的估计方法用于估计这些检测器信号，并通过在DE4110231A1中所公开的方法实施，监测流经测量区中的液流的污染程度，其中优选监测液压石油，明确地说，其中产生在所说的液体中固体材料比如金属和非金属杂质或污染物的电荷密度，或者甚至所出现的气泡或小水滴(的电荷密度)，这些气泡或小水滴在光挡板中同样产生不透明的外部特性，这种不透明的外部特性产生检测信号。
在常规的估计方法中，在与处于不同的幅值等级中的粒子相对应的不同幅值的通道中对在要测量的一定的体积中出现的粒子进行计数，并将其作为检测器信号的脉冲。通过体积流量的测量测定要测量的体积。然后通过乘以对应于相关通道的一个校正系数来校正粒子计数。然后将这些经校正的粒子数转换成污染等级以与NAS1638或ISO4406-表相对应。
本发明的目的是公开一种估计方法，该方法与上述的常规方法相比，能以较低的成本和更高的精度估计相关液流的粒子负荷的密度。
应用前述类型的估计方法，依据本发明实现这个目的，其中以如下的方式处理该检测器信号，在预定的时间内测定在测量区中的各粒子的滞留时间，通过对滞留时间进行求和形成和信号，应用该和信号同时考虑至少一个校正因子以给出显示值。
由于显示值不再基于所计的在一定液流空间中出现的粒子数确定，而是基于在一定的预定时间之内在测量区中各粒子的滞留时间之和确定，因此可以不需要测量在常规的方法中所要求的体积流量以及在常规的方法中所一直要求的其它测量。因此依据本发明的方法的特征不仅在于以降低的装置费用执行简化的计算，而且还在于结果的相对更高的精度，因为不需要涉及体积流所要求的知识，估计计算既不依赖于所考虑的体积流的任何测量或限制，也不考虑它的状态。关于更高的精度等级，还要考虑环境，以便考虑无误差的体积流量测量进行计算。
在DE3209510C2中已经公开了一种通过测定粒子在测量区中的滞留时间来确定分散在液体中的粒子的粒子尺寸的分布的方法。与其不同的是，依据本发明的方法以如下的方式实施处理检测器信号，基于所计的脉冲数测定在测量区中的粒子的滞留时间。
如常规的估计方法一样，本发明可基于在所谓的幅值通道中所得到的粒子尺寸的不同等级估计，由此对每个相关的通道幅值使用适合的校正系数以确定显示值。因此，可以从和信号中推导出每液体体积例如每100毫升中的粒子数，然后将与这个粒子数相关的污染等级与相关的NAS1638或ISO4406-表相对应。
为估计与通道幅值相关的检测器信号的脉冲高度，通过比较器电路同时考虑预定的阈值将检测器信号转换成表示滞留时间的比较器输出信号，应用该输出信号求滞留时间之和。所说的输出信号可以是模拟信号或数字信号。应用模拟测定时，在预定的时间内将比较器输出信号积分成表示和信号的电压值。依据一优选的实施例应用数字信号测定时，以这样的方式对滞留时间求和对在所述预定时间内根据比较器的输出信号释放的振荡脉冲进行计数。
依据本发明的另一方面，还公开了一种执行所公开的估计方法的装置。依据权利要求6本发明的装置包括信号处理装置，该信号处理装置具有比较器电路、产生定义预定的时间的脉冲信号的脉冲发生器以及求和装置，该比较器电路考虑一个预定的阈值产生表示在测量区中的粒子的滞留时间的比较器输出信号。
下文结合附图更详细地解释本发明，在附图中
图1所示为包括粒子计数器和相关的估计装置的结构的图示性简化部分剖面顶视图，该结构具有封盖，该附图中取去了该封盖，图2所示为应用在附图1的装置的模块单元中所使用的信号处理装置的一个实施例的极大地简化方块图；图3和4所示为附图2的信号处理装置的信号脉冲的时间周期图；图5所示为不同结构的信号处理装置的与附图2对应的方块图，和图6和7所示为附图5的信号处理装置的与附图3和4相对应的时间周期图。
在附图1中所示的模块具有去除了封盖的铝外壳11，在该外壳中设置有带有粒子检测器15的检测器模块13。粒子检测器为常规的类型的检测器，从欧洲专利0427908中可知，这种类型的检测器借助于光挡板结构依据遮光原理产生检测器信号，并发送表示在测量区中出现粒子的信号。为输送和排放流经测量区中的液流，该外壳11具有液体入口17和液体出口19。检测器模块13还并入了极限压力安全阀21以有利于连接压力加载管道。
在附图1中参考标号23表示信号处理装置，该信号处理装置作为粒子检测器15的检测器信号的估计电路，该信号处理装置11同样安装在外壳11中。粒子计数器15和信号处理装置23的电源通过电缆25传输，并且输出信号也通过电缆25传送，其特征在于NAS污染等级，例如作为脉冲宽度调制的方波信号发送。在附图2至4中更详细地解释了产生这种输出信号的数字估计方法的一个实例。
在这些附图中，②表示确定预定的时间的时间信号，其从控制器单元的脉冲发生器输送，③表示粒子计数器15的检测器信号，⑤表示阈值信号，①表示依据③和⑤的比较器输出产生的比较器输出信号，⑥表示计数器信号脉冲，当通过比较器输出信号①发出振荡脉冲④时出现计数器脉冲。附图3所示为这样的一个实例，在该实例中在预定的时间T=常数(例如1分钟)中流动的液流的给定流率为Q，检测器信号③发出出现两个粒子的信号，作为在附图2中所示的比较器电路的输出信号的所选择的阈值为K，产生比较器输出信号①，对于每个粒子该比较器输出信号表示以t所示的滞留时间。
在已经选择的当前的振荡频率④的情况下，这些信号的发出在每个滞留时间t上通过比较输出信号输送到6个计数器脉冲中每个脉冲，在时间T的最后到达求和计数器状态12，参见附图3。
附图4所示为具有相同的液体比率，或说具有与附图2相同的粒子密度的液体，但是液体的流率为2×Q，即为在附图3中所示的流率的两倍。这种具有相同的粒子密度且两倍的流率的液流产生检测器信号③，通过检测器采集所发出的四个粒子的信号，但由于流率加倍所以每个滞留时间仅为t/2。在任何单个滞留时间t/2内由于振荡频率相同，所以出现三个计数器脉冲⑥，反过来，在包括四个求和滞留时间t/2的时间T内，产生流率为2×Q的相同的计数器状态12。换句话说在经过了时间间隔T之后的计数器的状态相同与流率无关。因此通过应用从计数器状态中得出的适合的校正系数进行常规计算，依据NAS或ISO推导粒子密度或污染度。
附图5到7所示为进行模拟估计的一种可能的结构，在附图5中参考标号1表示电源。在附图6和7中，与附图3和4相对应，依次表示具有流率Q和2×Q的情况。如先前所发射的信号，在流率2×Q的情况下，应用给定的阈值⑤比较器输出信号①发出的滞留时间数为附图6的两倍，与附图6相比在附图7中的每个滞留时间降低到t/2。依据比较器输出信号①的测量通过在附图5的电路中的积分器积分的电压在附图6所示的实例中在每个滞留时间t中上升两个电压单元，因此依据时间T具有流率Q的积分电压成为四个电压单元。
在附图7中仅对一个电压单元在一半的滞留时间t/2的基础上改变电压⑥，在经过了时间T之后双倍的流率2×Q同样产生四个电压单元的积分值。该估计结果同样再次独立于流率。
权利要求
1．一种粒子计数器的估计方法，其中检测器响应在传送液体的测量区中粒子的出现产生信号，通过信号处理装置处理检测器信号并将其转换为显示值，同时考虑至少一个校正因子，该显示值表示液流的粒子密度，其特征在于以如下的方式处理该检测器信号，在预定的时间内确认在测量区中在液体中的粒子的每个滞留时间，以及通过对滞留时间求和形成和信号，应用该和信号同时考虑至少一个校正因子给出显示值。
2．如权利要求1所述的估计方法，其特征在于通过比较器电路考虑预定的阈值将检测器信号转换成表示滞留时间的比较器输出信号并将该信号用于滞留时间的和信号。
3．如权利要求2所述的估计方法，其特征在于以如下的方式形成滞留时间的求和，对根据比较器输出信号在预定的时间内发出的振荡脉冲进行计数。
4．如权利要求2所述的估计方法，其特征在于在对滞留信号求和时，对在预定时间内比较器输出信号进行积分形成的信号值进行求和。
5．如权利要求4所述的估计方法，其特征在于通过模拟数字转换器对求和的信号值进行数字化。
6．执行如权利要求1至5中任一权利要求所述的估计方法的装置，该估计装置具有信号处理装置(23)，其包括考虑预定的阈值⑤产生表示在测量区中的粒子的滞留时间的比较器输出信号①的比较器电路(K)，并具有产生确定预定的时间(T)的脉冲信号②的脉冲发生器以及求和装置。
7．如权利要求6所述的装置，其特征在于信号处理装置(23)包括振荡器，根据比较器输出信号①发出振荡器脉冲④，以及在预定的时间(T)内计数器对所发出的振荡脉冲④进行计数。
全文摘要
本发明涉及一种粒子计数器的估计方法,其中检测器(15)响应在传送液体的测量区中粒子的出现产生信号(3),通过信号处理装置(23)处理传感器信号并将其转换为显示值,同时考虑至少一个校正因子。以如下的方式处理该传感器信号,在预定的时间(T)内测定在测量区中在液体中的粒子的单个滞留时间,以及通过对滞留时间求和形成和信号,其中应用所说的信号同时考虑至少一个校正因子表示显示值。实施本发明的装置包括具有比较器电路(K)、时钟发生器和例如脉冲计数器形式的求和装置的信号处理单元(23)以形成求和信号。
文档编号G01N15/10GK1314996SQ98814279
公开日2001年9月26日 申请日期1998年10月21日 优先权日1998年10月21日
发明者保罗·萨纳 申请人:Hydac过滤技术有限公司