專利名稱：基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油液監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種在線、小體積、高精度的潤滑油微量水分傳感器。
背景技術(shù)：
潤滑油污染是機(jī)械設(shè)備故障重要原因之一，而水污染是潤滑油污染的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，潤滑油的水分含量達(dá)到O. I %吋，油液開始變成白濁狀，潤滑油的水分含量達(dá)到O. 4%吋，軸承將發(fā)生嚴(yán)重磨損。實(shí)驗(yàn)表明隨著含水量的逐漸增加，潤滑油的抗磨性逐漸下降，當(dāng)水分含量超過0.4%達(dá)1%甚至更高的時(shí)候，抗磨性急劇下降，潤滑油的潤滑性喪失。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測潤滑油中O. 1%到I %的水分含量及其狀態(tài)，對(duì)預(yù)報(bào)和避 免機(jī)械設(shè)備故障有重要意義。目前市面上的在線測量傳感器原理以基于介電常數(shù)的電容法居多。申請(qǐng)?zhí)枮?01010295276. 9的發(fā)明專利中提到基于介電常數(shù)的電容法的美國迪沃森公司的EASZ-I系列產(chǎn)品，井指出該系列的產(chǎn)品僅適用水分含量較高的情況，對(duì)微量水分含量不能準(zhǔn)確測量。同時(shí)這類產(chǎn)品的明顯缺點(diǎn)在于不能避免氣泡的影響。若潤滑油液中混有氣泡，測量結(jié)果有較大的偏差。因此，開發(fā)ー種高精度的、不受氣泡影響的在線潤滑油在線水分傳感器具有重要意義。原油的電導(dǎo)率約為10_nS/m，水的電導(dǎo)率約為10_5S/m，因此，油水混合物的電導(dǎo)率主要取決于油液中水的含量，且油水混合物電導(dǎo)率大小與油液水分含量成正相關(guān)。本發(fā)明正是依據(jù)油水電導(dǎo)相差巨大這ー特性，測量油水混合物的電導(dǎo)率，得出潤滑油中水分含量。由于空氣的電導(dǎo)率略小于原油電導(dǎo)率，且一般油液中的氣泡含量很少，因此測量過程中可以忽略氣泡的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出ー種基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，其特點(diǎn)是體積小、能測量到最小O. 1%的含水量，井能檢測潤滑油中是否存在游離水，測量結(jié)果幾乎不受氣泡的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器包括傳感器探頭、傳感器殼體及傳感器測試電路，所述傳感器探頭通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼中。所述傳感器探頭為絕緣圓柱體，絕緣圓柱體上繞有ー層兩根相互緊挨的平行的漆包細(xì)導(dǎo)線，兩根漆包線的一端懸空，另一端接入電路，兩根漆包線表面削去部分絕緣漆，露出部分導(dǎo)線形成測量電極。所述傳感器測試電路包括穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級(jí)放大部分，穩(wěn)壓部分24V直流電源從ニ極管Dl —端接入，ニ極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端 輸出電壓為12V,三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V ;米樣部分電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別對(duì)應(yīng)傳感器的四個(gè)測量探頭，將電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別串聯(lián)一支ニ極管后并聯(lián)，對(duì)應(yīng)的四只ニ極管分別為ニ極管D2、ニ極管D3、ニ極管D4和ニ極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4 ;兩級(jí)放大部分米樣部分輸出信號(hào)接入兩級(jí)放大部分，第一級(jí)放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級(jí)放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。所述傳感器殼體包括底板、底殼、上端蓋、流道、下端蓋。底殼通過螺紋連接固定于底板上，流道通過螺紋連接固定于底殼上，上端蓋通過螺紋連接固定于流道上，下端蓋通過螺紋連接固定于流道上。所述流道上勻布四個(gè)圓孔，圓孔兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個(gè)傳感器探頭。所述上端蓋上設(shè)有布置線路的布線槽和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔。所述下端蓋上設(shè)有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔和錐孔，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。本發(fā)明基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器與現(xiàn)有的水分傳感器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)I、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測、小體積、高精度、可安裝于機(jī)械設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)潤滑油全壽命周期在線監(jiān)測和自動(dòng)報(bào)警。2、可以檢測出是否有游離水的存在。3、氣泡對(duì)傳感器的影響可忽略不計(jì)。4、改變傳感器探頭長度、漆包線直徑，可改變傳感器的測量范圍和精度，實(shí)現(xiàn)不同的測量要求。


圖I是本發(fā)明的基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的探頭的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的傳感器測試電路的穩(wěn)壓部分；圖3是本發(fā)明的傳感器測試電路的采樣部分；圖4是本發(fā)明的傳感器測試電路的兩級(jí)放大部分；圖5是本發(fā)明的傳感器殼體的剖視圖；圖6是本發(fā)明的流道的俯視圖；圖7是本發(fā)明的上端蓋的剖視圖；圖8是圖7的上視圖；圖9是本發(fā)明的ー種下端蓋的剖視圖；圖中1、漆包線b ;2、漆包線a ；3絕緣柱體；4、底板；5、底殼；6、上端蓋；7、流道；8、傳感器探頭；9、下端蓋；10、圓孔11、布線槽；12、上端蓋螺紋孔；13錐孔；14、下端蓋螺紋孔。
具體實(shí)施例方式圖I所示，本發(fā)明基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的探頭的
具體實(shí)施例方式由絕緣柱體3和漆包線a、漆包線b組成。漆包線a、漆包線b相互緊挨平行的纏繞于絕緣柱體3上，削去約漆包線直徑四分之一厚的部分，使兩根漆包線銅芯部分裸露形成測量電極，兩根漆包線的一端懸空，另一端分別接入電路。圖2是本發(fā)明傳感器測試電路的穩(wěn)壓部分的
具體實(shí)施例方式24V直流電源從ニ極管Dl —端接入，ニ極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端輸出電壓為12V，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V。圖3是本發(fā)明傳感器測試電路的采樣部分的
具體實(shí)施例方式電阻R13、電阻R14、電阻Rl5、電阻R16分別對(duì)應(yīng)傳感器的四個(gè)測量探頭，將電阻Rl3、電阻R14、電阻Rl5、電阻R16分別串聯(lián)一支ニ極管后并聯(lián)，對(duì)應(yīng)的四只ニ極管分別為ニ極管D2、ニ極管D3、ニ極管D4和ニ極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4。圖4是本發(fā)明傳感器測試電路的兩級(jí)放大部分的
具體實(shí)施例方式采樣部分輸出信號(hào)接入兩級(jí)放大部分，第一級(jí)放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級(jí)放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。圖5是本發(fā)明傳感器殼體的具體實(shí)施方案，底殼5通過螺紋連接固定于底板4上，流道7通過螺紋連接固定于底殼5上，上端蓋6通過螺紋連接固定于流道7上，下端蓋9通過螺紋連接固定于流道7上，上端蓋6、下端蓋9和流道7之間用O型圈密封。傳感器探頭8通過過盈配合固定于上端蓋6上，傳感器探頭輸出線路經(jīng)上端蓋6的布線槽引至底殼中傳感器測試電路，傳感器測試電路由螺紋連接固定于底殼5中。圖6是本發(fā)明的流道的具體實(shí)施方式
，流道7上勻布四個(gè)圓孔10，圓孔兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個(gè)傳感器探頭。圖7、圖8是本發(fā)明的上端蓋的具體實(shí)施方式
，上端蓋6上設(shè)有布置線路的布線槽11和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔12。圖9是本發(fā)明的下端蓋的具體實(shí)施方式
，下端蓋9上設(shè)有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔13和錐孔14，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。潤滑油水分在線測量步驟如下I、搭建輔助油路由微量泵提供油液循環(huán)動(dòng)力，將被監(jiān)測油液從油箱引入至微量泵，再由微量泵輸出至傳感器下端蓋的快速接頭，由傳感器上端蓋輸出回到油箱。
2、搭建測試系統(tǒng)將24V直流穩(wěn)壓電源接至傳感器電源輸入端，傳感器輸出端以差分方式接入數(shù)據(jù)采集卡，再由數(shù)據(jù)采集將水分傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入PC機(jī)。3、實(shí)現(xiàn)在線測試采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算水分含量，記錄分析水分含量變化趨勢，實(shí)現(xiàn)水分含量超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警 。
權(quán)利要求
1.基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，包括傳感器探頭(8)、傳感器殼體及傳感器測試電路，其特征在于，所述傳感器探頭(8)通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋(6)上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼(5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器探頭(8)為絕緣圓柱體，絕緣圓柱體上繞有一層兩根相互緊挨的平行的漆包細(xì)導(dǎo)線a、b，兩根漆包線的一端懸空，另一端接入電路，兩根漆包線表面削去部分絕緣漆，露出部分導(dǎo)線形成測量電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于電導(dǎo)率測量的潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器測試電路包括穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級(jí)放大部分，穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級(jí)放大部分，穩(wěn)壓部分24V直流電源從二極管Dl —端接入，二極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端輸出電壓為12V，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V ；采樣部分電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別對(duì)應(yīng)傳感器的四個(gè)測量探頭，將電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別串聯(lián)一支二極管后并聯(lián)，對(duì)應(yīng)的四只二極管分別為二極管D2、二極管D3、二極管D4和二極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4 ;兩級(jí)放大部分米樣部分輸出信號(hào)接入兩級(jí)放大部分，第一級(jí)放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級(jí)放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于電導(dǎo)率測量的潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器殼體包括底板(4)、底殼(5)、上端蓋(6)、流道(7)、下端蓋(9)，底殼(5)通過螺紋連接固定于底板(4)上，流道(7)通過螺紋連接固定于底殼(5)上，上端蓋(6)通過螺紋連接固定于流道(7)上，下端蓋(9)通過螺紋連接固定于流道(7)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述流道(7)上勻布四個(gè)圓孔(10)，圓孔(10)兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個(gè)傳感器探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述上端蓋(6)上設(shè)有布置線路的布線槽(11)和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述下端蓋(9)上設(shè)有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔(14)和錐孔(13)，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。
全文摘要
本發(fā)公開了一種基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，包括傳感器探頭、傳感器殼體及傳感器測試電路，所述傳感器探頭通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼中。本發(fā)明基于電導(dǎo)率測量的在線潤滑油微量水分傳感器能測量潤滑油中最小0.1％含水量，并能檢測潤滑油中是否存在游離水，且其測量結(jié)果不受氣泡的影響；可安裝于機(jī)械設(shè)備在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)潤滑油全壽命周期在線監(jiān)測和自動(dòng)報(bào)警；測量范圍和精度可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)不同的測量要求。
文檔編號(hào)G01N27/02GK102628821SQ20121008417
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者張樂, 張亞麗, 張小剛, 彭業(yè)萍, 武通海 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)