專利名稱：制動檢查的手持式折射計(jì)的制作方法
發(fā)明的背景眾所周知，監(jiān)視液壓制動流體中的水含量在維持實(shí)際有效的制動功能中是至關(guān)重要的。在制動期間，尤其是維持制動期間，由摩擦產(chǎn)生的熱量可能使制動流體沸騰并且形成蒸汽氣泡，這可能使制動功能完全喪失。由于絕大多數(shù)市場上銷售的制動流體都是強(qiáng)吸水性的，所以在這種流體中的水含量由于可從周圍環(huán)境吸收水份所致可能有所增加。如果在制動流體中的水含量增加到2％，則流體沸點(diǎn)就要明顯降低，因而降低了制動效率和操作設(shè)備的總體安全性。
人們關(guān)注的和制動流體中高的水含量有關(guān)的另一個方面是制動流體的腐蝕活性的增加的問題，這一問題可能使與制動流體接觸的制動系統(tǒng)部件腐蝕。當(dāng)前安裝在許多汽車上的抗鎖緊制動系統(tǒng)(ABS)對腐蝕尤其敏感。在制動流體中因?yàn)橛兴?，在大約2年的周期內(nèi)，不可修理地?fù)p壞一個ABS單元。更換一個ABS單元現(xiàn)在要花費(fèi)約1800美元。
在市場上當(dāng)前可得到的產(chǎn)品中，使用兩種方法測量制動流體中的水含量。在一個復(fù)雜的設(shè)備中使用Karl Fisher滴定法，約需7000美元。使用測量制動流體沸點(diǎn)的方法的另一種類型設(shè)備約需1000美元。顯然，大多數(shù)服務(wù)站不能提供和使用昂貴的測量設(shè)備。測量流體的導(dǎo)電性可以測量制動流體中的水含量，這種方法已證明是不準(zhǔn)確的。因此，強(qiáng)烈地期望有一個快速、方便、廉價的方法和設(shè)備來確定制動流體的水含量。這樣的方法和設(shè)備可使服務(wù)技術(shù)人員能測出制動流體的水含量，并且在發(fā)生安全和腐蝕問題之前就可建議更換制動流體。
折射計(jì)很早就被用作各種應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)場儀器。它們已經(jīng)用于確定葡萄汁中的糖含量、蜂蜜中的水含量、水溶性金屬加工潤滑劑的濃度、和血清中的蛋白水平?！霸囼?yàn)和材料標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐美國協(xié)會D 3321“詳細(xì)描述了折射計(jì)在確定發(fā)動機(jī)冷卻劑的冰凍點(diǎn)方面的應(yīng)用，它的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的流體比重計(jì)。折射計(jì)要求的樣品尺寸極小。折射率的測量是快速的，并且能用簡單的、相對廉價的儀器完成。因此，可以使用折射測量方法確定流體中水的百分?jǐn)?shù)，即在一個特定的流體中測量全反射的臨界角同時進(jìn)行溫度補(bǔ)償；因?yàn)檎凵渎实臏囟认嚓P(guān)性，所以溫度補(bǔ)償是十分必要的。因?yàn)楫?dāng)水含量增加時流體的折射率n要發(fā)生變化，所以具有不同水含量的流體就有不同的折射率，并且因此有不同的全反射的臨界角。由于存在全反射現(xiàn)象，所以在觀察區(qū)中的一個標(biāo)尺的明、暗部分之間存在一個邊界。用水含量的單位進(jìn)行刻度的標(biāo)尺上的這個邊界的位置將表示水在流體的一個檢驗(yàn)樣品中所占的百分?jǐn)?shù)。
使用全反射的臨界角來確定在抗凍冷卻劑這種物質(zhì)中水的百分?jǐn)?shù)的折射計(jì)在工業(yè)中是公知的。例如，授予Thompson等人美國專利第5355211號(轉(zhuǎn)讓給Leica公司)就公開了一種折射計(jì)的組裝方法和設(shè)備，它包括設(shè)在外殼210內(nèi)部的臨界角棱鏡214和補(bǔ)償光楔210，如該專利的圖5所示的。光楔232固定到溫度響應(yīng)部件234的一端。
授予Okuda等人的美國專利第4243321號“手持式折射計(jì)“公開了一種手持式的折射計(jì)，在該專利的圖2和5中具體地表示出這個折射計(jì)。這個專利公開了一個反光鏡12，反光鏡12通過平板彈簧13固定到棱鏡3的夾持部件14上。通過彈簧13的力把反光鏡12的另一端推到可熱膨脹的部件15上。當(dāng)溫度變化時，可熱膨脹的部件膨脹或收縮，從而使反光鏡12轉(zhuǎn)動。在Okuda的專利中，反光鏡12繞樞軸P的轉(zhuǎn)動使光束53平行于初始光束52，從而可對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
授予Dobes等人的美國專利第4451147“折射計(jì)“公開了一種折射計(jì)，這個折射計(jì)利用了折射光楔40、反光鏡18、反光鏡表面區(qū)32和44、和棱鏡22，如這個專利的

圖1、2、3所示的。按照Dobes專利，反光鏡18反射光束54，并將其引向棱鏡22。在棱鏡22的下側(cè)，光束分裂成基準(zhǔn)光束56和測量光束58?；鶞?zhǔn)光束56隨后由棱鏡體42的反光鏡表面32以及折射光楔40的部分反光鏡表面區(qū)44反射。測量光束58在有效表面區(qū)34進(jìn)行折射，并且通過玻璃折射光楔40，以便在光楔40的下側(cè)60由反光鏡表面反射。在這個專利中的溫度補(bǔ)償是通過引導(dǎo)基準(zhǔn)光束的測量光束這兩者穿過同一個棱鏡從而使這兩個光束暴露到相同的溫度差而實(shí)現(xiàn)的。對于Dobes的發(fā)明，為了操作棱鏡22，必須部分地涂敷一個反射涂層。
由于包含在制動流體中的某些化學(xué)元素的性質(zhì)所致，有兩個對于制動流體是特殊的問題，這兩個問題使公知的折射計(jì)對于測量這些流體的折射性質(zhì)是完全無能為力的。
第一個問題，制動流體的折射率n的范圍從水為0％的約1.4447到水為7％的約1.4394。這個范圍比冷卻劑的折射率范圍窄得多。(在水的百分?jǐn)?shù)范圍相同的情況下，冷卻劑的折射率范圍從約1.33到約1.38)。因此，反映不同的折射率范圍的一個非常靈敏的設(shè)備是設(shè)計(jì)制動流體折射計(jì)所必須的。通過實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的溫度補(bǔ)償，就可滿足提高靈敏度的要求。在用于冷卻劑的折射計(jì)中使用的溫度補(bǔ)償?shù)囊阎椒ㄊ鞘褂霉潭ǖ揭粋€溫度補(bǔ)償棱鏡(在本發(fā)明的以下描述中稱之為“光楔“)上的和固定到用于淀積樣品流體的棱鏡上的雙金屬片。補(bǔ)償棱鏡的材料應(yīng)使它的溫度系數(shù)(dn/dT)在樣品流體的溫度系數(shù)是正的條件下是負(fù)的；反之亦然。在溫度變化時，雙金屬片從它的開始位置開始發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變了固定到補(bǔ)償棱鏡的角度，并因此在測量一個樣品流體的折射率的過程中可提供正確的溫度補(bǔ)償。
使用溫度系數(shù)相反的兩種材料和一個雙金屬片的構(gòu)思早已已知并且已在工業(yè)中采用。例如，在授予Holleran的美國專利第3329060號、和授予Goldberg的美國專利第3267795號中都有所描述，在這里參照引用這些專利。
這樣一種溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)已證明在測量制動流體中的水含量的情況下是不能工作的。制動流體的溫度系數(shù)比冷卻劑的溫度系數(shù)小約3倍(對于制動流體，為-38×(10)-5/℃；對于冷卻劑，為-12×(10)-5/℃)。因此，需要一個更加靈敏的溫度補(bǔ)償設(shè)備在正規(guī)的服務(wù)站所用的溫度范圍來測量制動流體中的水含量。因?yàn)殪`敏度要求不斷提高，所以在冷卻劑的折射計(jì)中使用的雙金屬片不可能提供必要的角度補(bǔ)償。因此，對于制動流體折射計(jì)，需要一個新的溫度補(bǔ)償設(shè)備。
第二個問題來自于以下的事實(shí)在制動流體中，折射率隨水含量的增加反方向變化，而例如在一種冷卻劑中，折射率隨乙二醇的增加而增加。因此，需要把讀數(shù)標(biāo)尺上的圖像顛倒過來，從而使標(biāo)尺的底部對應(yīng)于制動流體中有0％的水，標(biāo)尺的頂部對應(yīng)于制動流體中有7％的水。這樣一種顛倒是強(qiáng)烈地期望的，因?yàn)閺南孪蛏系目潭仁窍M(fèi)者所熟悉的，并且已經(jīng)用在當(dāng)前現(xiàn)有的冷卻劑折射計(jì)中。
還非?？释幸环N折射測量設(shè)備，它不僅允許用戶確定特定液壓流體中水的百分?jǐn)?shù)，而且可以確定這種流體的沸點(diǎn)。這樣一種設(shè)備例如在服務(wù)于賽車方面是尤其有用的，因?yàn)閷τ诜?wù)于這樣一種賽車來說，為了防止喪失制動功能，需要確定的可能正是沸點(diǎn)。
發(fā)明的概述因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種應(yīng)用于液壓流體(如制動流體)的折射測量設(shè)備和方法，它解決了上述的一系列問題。本發(fā)明提供的折射測量設(shè)備和方法采用了一種溫度敏感部件，這種溫度敏感部件在分劃板上可提供水含量和沸點(diǎn)的正確讀數(shù)。具體來說，溫度敏感部件包括與一個雙金屬片結(jié)合使用的一個棱鏡-光楔-反光鏡組合。
在本發(fā)明的一個特定實(shí)施例中，使用反光鏡實(shí)現(xiàn)了光束角度偏轉(zhuǎn)的增大。改變反光鏡的位置以2∶1的比例改變光束的角度偏轉(zhuǎn)。因此，在帶有液壓流體樣品的棱鏡和光楔之間引入一個反光鏡，就可以實(shí)現(xiàn)制動流體折射計(jì)中的一個更加敏感的溫度補(bǔ)償。在一個冷卻劑折射計(jì)中，沒有反光鏡的老式溫度補(bǔ)償組合產(chǎn)生的光束的角位移在光楔轉(zhuǎn)動1°時只是1°的一個分?jǐn)?shù)。
本發(fā)明的另一個目的是在一個比通常在冷卻劑折射計(jì)中使用的標(biāo)尺還大的標(biāo)尺上擴(kuò)展制動流體折射率的較窄的范圍。在聚焦透鏡和分劃板之間的距離上產(chǎn)生的較大的角位移在分劃板的標(biāo)尺上提供一個較大跨度的圖像。
本發(fā)明的下一個目的是在一個制動流體折射計(jì)中實(shí)現(xiàn)圖像的顛倒。在樣品流體和棱鏡之間的邊界上已經(jīng)經(jīng)過了全反射的光束部分以及尚未經(jīng)全反射的光束部分在由反光鏡反射后改變了位置，因而顛倒了圖像，用戶隨后在標(biāo)尺上看見的就是這個圖像。
本發(fā)明的下一個目的是在液壓流體折射計(jì)中加入一個新穎的分劃板。這個新的分劃板包括一個或多個標(biāo)尺，例如表示一種特定的液壓流體中水的百分?jǐn)?shù)和這種液壓流體的沸點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一套設(shè)備，它包括至少兩個折射計(jì)，用于相應(yīng)的液壓流體。
參照下面的描述和附圖，本發(fā)明的這些目的和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都將變成越來越清楚。
附圖簡述圖1是一個圖表，表示一系列新的制動流體的絕對折射率值和溫度系數(shù)；圖2A、2B、2C是曲線圖，表示各個制動流體的折射率、水含量、和沸點(diǎn)之間的關(guān)系；圖3是一個曲線圖，表示由Karl Fischer滴定法確定的沸點(diǎn)和水之間的關(guān)系；圖4是一個圖表，包括從圖2和3的信息確定平均水濃度和折射率過程中獲得的結(jié)果數(shù)據(jù)；圖5是一個曲線圖，表示制動流體的折射率對于水的百分?jǐn)?shù)的依賴關(guān)系；圖6是一個表格，給出各種制動流體的平均溫度系數(shù)；圖7是一個圖表，給出用過的制動流體的有關(guān)折射率和溫度系數(shù)的數(shù)據(jù)；圖8是一個直方圖，表示各種汽車的制動流體中的水含量；圖9是包含制動流體樣品的幾個容器的透視圖；圖10是一個直方圖，表示圖9所用制動流體的樣品中顏色強(qiáng)度的分布；圖11是一個曲線圖，比較各種用過的制動流體樣品的折射率對水含量的讀數(shù)；圖12是一個曲線圖，比較圖11的數(shù)據(jù)和圖2A和2B的數(shù)據(jù)；圖13是本發(fā)明的制動流體折射計(jì)的透視圖；圖14A是圖13的折射計(jì)的一部分的分解圖；圖14B是折射過程的示意表示，其中的臨界角用一個LED照亮；圖15是圖13的折射計(jì)的部件分解視圖；圖16A是圖13的折射計(jì)的縱向剖面圖；圖16B是刻度過程的示意圖；圖16C是表示一個讀數(shù)的一個分劃板的例子；圖16D和16E表示本發(fā)明的一個分劃板的不同實(shí)施例；圖16F是本發(fā)明的一個圓盤形分劃板的側(cè)視圖；圖17A和17B是說明本發(fā)明的單件式反光鏡-光楔組合的操作的示意圖；圖18是表示本發(fā)明的折射計(jì)中的圖像顛倒的一個示意圖；圖19A-19D是表示本發(fā)明的折射計(jì)的一個可替換實(shí)施例的分解視圖，其中有一部分是示意圖；圖20-22是說明本發(fā)明的制動流體折射計(jì)的另一些實(shí)施例的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述在全世界各個國家制造和行駛的不同品牌的汽車中循環(huán)使用的制動流體是化學(xué)元素的各種各樣的大量組合。由一個特定廠家制造的各種品牌的汽車以及由不同廠家制造的同一類型的汽車需要不同類型的制動流體來維持準(zhǔn)確可靠的制動功能。制動流體類型的多樣性使設(shè)計(jì)一個設(shè)備去測量不同的制動流體的某些性質(zhì)這一任務(wù)成為一個不可思議的問題。因此，為了設(shè)計(jì)和制造一種能夠使在市場上可以得到的大量制動流體的折射率n和沸點(diǎn)及水的百分?jǐn)?shù)相關(guān)聯(lián)的折射計(jì)，必須確保各種各樣的制動流體的光學(xué)性質(zhì)是這樣的流體的折射率仍然在適于在分劃板上獲得清晰讀數(shù)的范圍內(nèi)。對于用水稀釋的“干凈的“制動流體和從實(shí)際汽車取出的制動流體進(jìn)行下述的試驗(yàn)和測量，將說明和支持本發(fā)明的折射計(jì)適于確定不同制動流體的水含量和沸點(diǎn)這一構(gòu)思。
例1在制動流體中絕對折射率的范圍圖1的圖表表示出33種新的制動流體的絕對折射率的值以及用水稀釋的相同制動流體的折射率的值(在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中以1％的水為增量增加稀釋的水，最多達(dá)7％的水)。一種流體的絕對折射率是在流體中的水為0％時的折射率。在該例中，在一個商店購買各種品牌的制動流體，然后測量純的未經(jīng)稀釋的制動流體的絕對折射率。在此之后，確定經(jīng)稀釋的制動流體樣品的折射率。在所有的測量中，在一臺NIST Traceable實(shí)驗(yàn)室折射計(jì)上測量折射率。由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員眾所周知的Karl Fisher滴定法確定樣品中的水含量。
在圖1的列1、3、4中給出制動流體的品牌名稱、類型、和在這些流體中的水的百分?jǐn)?shù)。列8提供所有純的制動流體的折射率以及以及在20℃最多用7％的水稀釋的制動流體的折射率。從列8可以看出，在20℃，折射率的絕對值落在約1.44721(DOT4+Volvo牌制動流體)和約1.44344(DOT 3 Delco(GM)牌制動流體)之間的范圍內(nèi)。所有的絕對折射率都落在這個范圍內(nèi)的事實(shí)使這個范圍能夠很方便地用于獲得在折射計(jì)的分劃板上的好的讀數(shù)。因此，上述數(shù)據(jù)結(jié)論性地表明，有可能制造出一種折射計(jì)，它能夠?yàn)榇罅康牟煌苿恿黧w提供準(zhǔn)確的讀數(shù)。
例2在制動流體的折射率、水含量、和沸點(diǎn)之間的關(guān)系在圖2A、2B、2C中分別表示出DOT3、高；溫DOT3、DOT4品牌制動流體的折射率和水濃度之間的關(guān)系。對于每種新的制動流體加入水，加入的水量從1％增加到8％，增量約為1％。在大約20℃和24℃測量折射率，并將其校正到20.0℃。所有這3種品牌的制動流體都表現(xiàn)出在折射率和水濃度之間的優(yōu)秀的相互關(guān)系，和一個品牌中不同制動流體的組分變化這一事實(shí)無關(guān)。圖2B和2C中的曲線擬合數(shù)據(jù)幾乎完全相等。這表明對于高溫DOT3和DOT4制動流體的折射率和水濃度關(guān)系不存在明顯差別。
還確定較少數(shù)目制動流體在水濃度范圍為1％-6％情況下的沸點(diǎn)。在圖3中表示出用Karl Fischer滴定法確定的沸點(diǎn)和水含量之間的關(guān)系。使用從圖2和3得到的結(jié)果確定DOT3和DOT4流體在特定的干、濕沸點(diǎn)的平均水濃度和折射率。這些結(jié)果以及來自于容器的新鮮流體的平均沸點(diǎn)、水的百分?jǐn)?shù)、和折射率都表示在圖4圖表中。所有的被研究的流體都大大地超過了由自動工程協(xié)會J1703和運(yùn)輸汽車安全標(biāo)準(zhǔn)部No.116規(guī)定的最小干、濕沸點(diǎn)。在圖5中還表示出DOT3、Ford DOT3、和DOT4+型制動流體對水的百分?jǐn)?shù)的依賴關(guān)系。從圖2的曲線可以看出，折射率隨水的增加而減小的關(guān)系在所有的試驗(yàn)制動流體中大體上是不變的。換言之，在圖2中曲線的斜率dn/d(％H2O)在從約1％到約5％的范圍內(nèi)是不變的。
在所有的試驗(yàn)制動流體中折射率以大約相同的速率減小的事實(shí)使設(shè)計(jì)出帶有下面所述的分劃板的制動流體折射計(jì)成為可能，所說的分劃板能夠?qū)τ谠谑袌錾峡梢缘玫降拇罅康闹苿恿黧w的水含量和沸點(diǎn)提供準(zhǔn)確的讀數(shù)。
例3溫度系數(shù)和在制動流體中的色散溫度對折射率測量有很大影響，必須對溫度進(jìn)行極其仔細(xì)地控制和校正。水性溶液的溫度系數(shù)大體上為-0.0001到-0.0002。有機(jī)流體的溫度系數(shù)約為-0.0004。這樣一個溫度系數(shù)對應(yīng)于每攝氏度的約0.5％的濃度變化。新的DOT3、高溫DOT3、和DOT4制動流體的溫度系數(shù)是相同的。用過的DOT3制動流體的樣品的平均溫度系數(shù)也是相同的。在圖6的圖表中表示出溫度系數(shù)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在回到圖1的圖表，列14代表對于所有的試驗(yàn)的制動流體的微分溫度系數(shù)dn/dT的測量結(jié)果。這些系數(shù)都落入約-30*10-5/℃到-50*10-5/℃的范圍內(nèi)。溫度系數(shù)的平均值確定為-0.000388416/℃。這個溫度系數(shù)平均值準(zhǔn)確地反映了當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時試驗(yàn)流體的折射率n的變化。因?yàn)闇囟认禂?shù)大致是相同的，所以可以設(shè)計(jì)出用于本發(fā)明的折射計(jì)的單個溫長補(bǔ)償系統(tǒng)。這樣一種系統(tǒng)可以對所有的這些大量的制動流體的折射率的溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)并實(shí)施的制動流體的一個有關(guān)的重要性質(zhì)是它們的恒定的色散。色散反映了折射率相對于入射光束的波長的變化，dn/dλ。如果折射率對于波長的依賴關(guān)系不是恒定的，就不可能在折射計(jì)的輸出設(shè)備的標(biāo)尺上得到邊界清晰的讀數(shù)。色散可能使不同波長的光在不同的角度折射，因此產(chǎn)生多色邊界，不能指示和折射率對應(yīng)的特定的值。
因而，在試驗(yàn)制動流體中，比值dn/dλ對于不同配方的制動流體保持不變。因此，在折射計(jì)的分劃板上形成的讀數(shù)在明、暗區(qū)之間有尖銳的邊界。這樣的讀數(shù)特別適于準(zhǔn)確代表由本發(fā)明的折射計(jì)測量的水的百分?jǐn)?shù)值和制動流體的沸點(diǎn)。
例4“干凈的”和“用過的”制動流體的相似性對于在商店買到的并且隨后用水稀釋的“干凈的”新流體進(jìn)行不同的制動流體的水含量和沸點(diǎn)的測量。顯然，在現(xiàn)實(shí)生活中，總是要使用新的制動流體折射計(jì)確定“用過的”制動流體的相同的參數(shù)，“用過的”制動流體是從汽車上取出來用過后的。因此，重要的是要確認(rèn)，具有相同水含量的“新的”制動流體和“用過的”制動流體的光學(xué)性質(zhì)是相似的。如果已經(jīng)證實(shí)這種相似性，即對應(yīng)于具有一定水的百分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)的“新的”制動流體的分劃板讀數(shù)和對應(yīng)于具有相同的水的百分?jǐn)?shù)的“用過的”制動流體的分劃板讀數(shù)是相似的，則結(jié)論就是本發(fā)明的折射計(jì)對于來自于正在使用中的汽車的和由不同的汽車服務(wù)機(jī)構(gòu)的技術(shù)人員和服務(wù)人員進(jìn)行試驗(yàn)用的各種制動流體都能顯示出正確的讀數(shù)。
現(xiàn)在參照圖7的圖表，可以看出，其中的數(shù)據(jù)代表“用過的”制動流體的折射率的測量值和溫度系數(shù)，它和圖1的圖表中對于“干凈的”制動流體所測量和給出的光學(xué)性質(zhì)相同。分析了131輛汽車的主氣缸制動流體的水含量。所有的試驗(yàn)的汽車的儲箱蓋都推薦使用DOT3牌流體。在圖8中表示的是其結(jié)果的一個直方圖。試驗(yàn)汽車的平均水濃度是2.6％±1.5％。汽車的年代是1976年到1997年。汽車的平均使用年限是8年±4年。中間的水含量是2.4％。在60％的汽車中，測量的水含量大于2％。25％汽車的水含量大于4％，接近典型的DOT3制動流體的濕平衡回流沸點(diǎn)。
試驗(yàn)流體的物理外觀在樣品之間有很大的變化。在圖9中表示出樣品顏色的代表性范圍。在圖10中表示出樣品顏色的主觀分析結(jié)果。沒有表示出樣品的顏色或暗度對于分析的結(jié)果有任何影響。即使排除最暗的樣品，折射率相對于水的百分?jǐn)?shù)的計(jì)算出來的校正系數(shù)也是完全相同的。
圖11所示的的數(shù)據(jù)包括所有的樣品，和顏色無關(guān)。圖11對于125輛“使用中的”路面汽車的折射率相對于水含量的讀數(shù)進(jìn)行了比較。無意于在標(biāo)準(zhǔn)DOT3牌和高溫DOT3牌的用過的制動流體之間進(jìn)行區(qū)分。用過的制動流體數(shù)據(jù)的曲線落在干凈的標(biāo)準(zhǔn)DOT3牌和高溫DOT3牌流體的曲線擬合線之間，如圖12所示。
“用過的”制動流體的折射率落在1.43907到1.44588的這個范圍內(nèi)，這個范圍實(shí)際上等于對于例1中的經(jīng)稀釋的制動流體觀察的折射率范圍。而且，包含相同的水的百分?jǐn)?shù)的“用過的”和經(jīng)稀釋的“干凈的”制動流體具有大致相同的折射率和溫度系數(shù)。
因此，例1-4表明在不同型號汽車中使用的在市場上可以得到的大量的制動流體的光學(xué)性質(zhì)應(yīng)該是能夠用來設(shè)計(jì)一種測量設(shè)備，這種設(shè)備可以提供制動流體的水的百分?jǐn)?shù)和沸點(diǎn)的精確讀數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在制動流體折射計(jì)中由例1-4說明的原理。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖13，其中表示本發(fā)明的一個制動流體折射計(jì)10，它包括一個單件整體式的外殼12和一個輸出讀數(shù)設(shè)備14。如圖14A所示，外殼12包括一個細(xì)長的圓柱形手柄部分16和一個基準(zhǔn)部分18，基準(zhǔn)部分18分別具有第一和第二斜面20和22以及一個水平表面24，水平表面24與分開的側(cè)壁26、28一起延伸并且相交。斜面部分20和22以及分開的側(cè)壁26和28與圓柱形的手柄部分16結(jié)合在一起，形成一個單件整體式外殼12，外殼12中設(shè)置折射計(jì)10的光學(xué)部件。
第一斜面20包括一個凸起30，凸起30有一個通孔32，通孔32適于容納一個鉸接裝置34。第二斜面22包括一個長方形的開口36，開口36允許在一個臨界角棱鏡38(如圖15所示)的一個表面上存放樣品流體，所說的棱鏡38設(shè)置在外殼12的內(nèi)部，并且在下面再對它進(jìn)行詳細(xì)描述。提供桿形的鉸接裝置34，使其可樞軸轉(zhuǎn)動地把蓋40連接到凸起30，并且當(dāng)在臨界角棱鏡上存放樣品流體時允許蓋40處在打開位置，并且當(dāng)在臨界角棱鏡上已經(jīng)存放了樣品盤流體后使蓋處在閉合狀態(tài)。蓋40由兩個傾斜表面42、44和一個第三表面46組成，第三表面的形狀適于當(dāng)蓋40處在閉合位置時覆蓋外殼12的表面20、22、24。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖15，在外殼12內(nèi)定位一個通道狀的框架50，框架50由連接到底板56的兩個隔開的側(cè)板52和54構(gòu)成?？蚣?0用作折射計(jì)的光學(xué)部件的容器，其中包括臨界角棱鏡38、光楔58、雙金屬片60、和雙金屬彈簧62。臨界角棱鏡38設(shè)置在框架50內(nèi)部的分開的側(cè)板52和54之間，使臨界角棱鏡38的一個斜面64定位在框架50兩個斜肋66和68之間，并且定位在具有長方形開口36的外殼12的基準(zhǔn)部分18的第二斜面22的下邊。一個樣品流體通常通過長方形開口放置在臨界角棱鏡38的斜面64上。臨界角棱鏡38的斜面64在棱鏡的一個棱與第二表面70相交，在棱鏡的相對的棱與第三表面72相交。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，如圖14A所示，周圍環(huán)境的光照亮放在斜面64上的樣品流體并且進(jìn)入折射計(jì)內(nèi)部的光路。在這個實(shí)施例中，蓋40由透明的無遮蓋材料構(gòu)成，使周圍環(huán)境光可通過蓋40進(jìn)入這個光路。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，如圖14B所示，由定位在臨界角棱鏡38的下表面73下方的一個LED71來產(chǎn)生照亮斜面64上的樣品流體47并進(jìn)入這個光路的光。來自于LED71的在所有方向發(fā)射的光首先穿過臨界角棱鏡38并且穿過樣品流體47，直到這個光到達(dá)蓋40的一個漫反射表面41。來自于LED71的光然后從漫反射表面41向所有方向散射。例如，在圖14B中，多個選定的平行光束43從漫反射表面41反射回去進(jìn)入樣品流體47內(nèi)，在斜面64上折射回去進(jìn)入臨界角棱鏡38，并且在棱鏡38的一個面75上再次發(fā)生折射后作為一個平行光束陣列離開棱鏡38。從漫反射表面41反射的光折射回去，以所有的角度并且最大的角度是折射的臨界角進(jìn)入棱鏡38。如圖14B所示，以臨界角入射到面64上的光束45不會進(jìn)入臨界角棱鏡38中，因?yàn)樗诿?4上是全反射。以大于臨界角的角度入射到面上的所有光線都不會反射回去到臨界角棱鏡38內(nèi)，但將在面64上發(fā)生全反射，從而在分劃板上產(chǎn)生一個陰影線(未示出)。在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，期望單色的LED71最好裝在外殼12內(nèi)，并且可提供足夠大的亮度，以在分劃板上形成圖像。
光楔58安裝在分開的側(cè)板52和54內(nèi)，緊挨著臨界角棱鏡38，如圖15和16A所示的。光楔58的主面74涂有一個反射涂層，從而將主面74變成一個反光鏡，并且將光楔58變成一個單件整體式的反光鏡-光楔組合。
如圖15和16A所示，光楔-反光鏡組合固定到轉(zhuǎn)軸部件76上，轉(zhuǎn)軸部件76在兩端由分開的側(cè)板52和54支撐。具體來說，在轉(zhuǎn)軸部件76的相對的兩個軸向端的桿狀延長部分分別定位在側(cè)板52和54中的凹槽77a和77b中。轉(zhuǎn)軸部件76在一個上部平直表面78，轉(zhuǎn)軸部件76可降低以便可繞縱軸(a)轉(zhuǎn)動。雙金屬片60在它的第一端80固定到轉(zhuǎn)軸部件76的上部平直表面78。雙金屬片60平行于折射計(jì)的光軸(x)地懸掛。雙金屬片60的第二端82固定到雙金屬彈簧62上，雙金屬彈簧62通過雙金屬片60向調(diào)節(jié)螺栓84施加一個負(fù)荷。雙金屬片60和雙金屬彈簧62再加上單件式光楔-反光鏡組合就構(gòu)成了本發(fā)明的制動流體折射計(jì)中使用的溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。溫度變化使雙金屬片60彎曲，因此驅(qū)動光楔反光鏡組合繞圖15所示的軸(a)轉(zhuǎn)動。當(dāng)雙金屬片60彎曲時，它必須克服在轉(zhuǎn)軸部件76的端部86、88和框架50的分開的側(cè)板52和54之間的摩擦力。進(jìn)而，雙金屬彈簧60/調(diào)節(jié)螺栓84組合在雙金屬彈簧60上施加和雙金屬彈簧60的彎曲方向相反的作用力。因此，上、下調(diào)節(jié)所說的調(diào)節(jié)螺栓84，就可校準(zhǔn)折射計(jì)。
本發(fā)明的校準(zhǔn)過程包括以下步驟。首先，使用水含量已知的第一校準(zhǔn)流體，用戶觀察在分劃板上明、暗區(qū)之間的邊界位置，如在圖16B中的線A所示的。如果邊界A落在對應(yīng)于已知的水含量的讀數(shù)以下(圖16B中的線Z以下)，則要通過轉(zhuǎn)動螺栓84進(jìn)行調(diào)節(jié)，螺栓84的轉(zhuǎn)動又轉(zhuǎn)動了光楔58，如圖16A所示。對于螺栓84進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到邊界A的位置在線Z上的距離d＝0.5×(Z-A)＝0.5×Δd時為止。在初始測量產(chǎn)生的邊界A就在線Z的上方的情況下，通過螺栓84對光楔58進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使邊界A移動到線Z的下邊的距離d＝0.5×(A-Z)＝0.5×Δd。
校準(zhǔn)過程的下一個步驟是通過轉(zhuǎn)動一個螺栓85(如圖16A所示)來調(diào)節(jié)透鏡90，使邊界A與線Z重合。接下去，使用第二校準(zhǔn)流體重復(fù)相同的校準(zhǔn)過程。重復(fù)這個校準(zhǔn)過程，直到滿足了校準(zhǔn)的要求時為止。
在光通過放在臨界角棱鏡38的面64上的樣品流體后，這個光的一部分在面64上發(fā)生全反射。沒有發(fā)生全反射的另一部分光穿過臨界角棱鏡38，然后又穿過光楔58和透鏡90，在分劃板92上形成一個圖像。如圖16C所示，在分劃板92上的圖像包括一個暗區(qū)93和一個亮區(qū)95，暗區(qū)93對應(yīng)于光的全反射部分，亮區(qū)95對應(yīng)于直接入射到分劃板92上的光。分劃板92包括至少一個標(biāo)尺97，標(biāo)尺97具有對應(yīng)于一個或多個待測參數(shù)的刻度，待測參數(shù)例如是液壓流體的沸點(diǎn)或水含量。邊界99剛好定位在分劃板92上的對應(yīng)于特定的液壓流體的待測參數(shù)的刻度。
在本發(fā)明的折射計(jì)中，期望使用一個設(shè)備檢驗(yàn)不同種類的液壓流體，條件只是分劃板92包括對應(yīng)于不同液壓流體的不同的標(biāo)尺。這樣一個分劃板要具有不同的形狀和設(shè)計(jì)。例如，本發(fā)明的折射計(jì)的實(shí)施例之一是如圖16D所示的一個正方體或長方體棱鏡。在這個實(shí)施例中，折射計(jì)中的分劃板120可通過一個旋鈕122轉(zhuǎn)動。分劃板120的各個側(cè)面都包括有對應(yīng)于不同類型液壓流體的標(biāo)尺。如圖16D所示，分劃板120的側(cè)面124和126分別包括標(biāo)尺121和123。用戶將可看見與形成圖像的圖像平面重合的分劃板120的一個側(cè)面。因此，在與圖像平面重合的一個標(biāo)尺上將向用戶提供一個與特定類型液壓流體對應(yīng)的讀數(shù)。
通過轉(zhuǎn)動旋鈕122，可把不同的標(biāo)尺放在圖像平面上，因此，可利用同一個折射計(jì)測量不同制動流體的沸點(diǎn)和水含量。
在用來檢驗(yàn)不同液壓流體的單個折射計(jì)的下一個實(shí)施例中，分劃板92是圓盤形的，如圖16E和16F所示。在這個分劃板上可表示一系列標(biāo)尺，分別對應(yīng)于不同類型的制動流體。通過旋鈕130繞軸L轉(zhuǎn)動分劃板。圖像區(qū)132包括的標(biāo)尺對應(yīng)于一種特定的液壓流體并且可由用戶觀察到。當(dāng)折射計(jì)測量另一種制動流體的性質(zhì)時，轉(zhuǎn)動分劃板92，使適當(dāng)?shù)臉?biāo)尺定位在圖像區(qū)132。
在折射計(jì)僅用于一定種類的制動流體的情況下，可向用戶提供包括幾個折射計(jì)的一套折射計(jì)。每個折射計(jì)都是針對一個特定的制動流體進(jìn)行制造和校準(zhǔn)的。用戶[選擇對應(yīng)于需要檢驗(yàn)的制動流體類型的折射計(jì)。
重要的是要強(qiáng)調(diào)，具有耦合到一個雙金屬部件上的單件式光楔反光鏡組合形式的溫度補(bǔ)償裝置，為本發(fā)明的準(zhǔn)確溫度補(bǔ)償功能提供一個新穎的設(shè)備。光楔反光鏡組合的涂敷表面74增加了以2∶1的比例從臨界角棱鏡38進(jìn)入光楔58中的光束的角度偏轉(zhuǎn)。圖17A和17B示意地表示光楔58′，它的表示74′設(shè)在反射涂層94中。如圖17A和17B所示，當(dāng)光楔58′轉(zhuǎn)動X度，光束96從它的前一個位置偏轉(zhuǎn)2X度。如果光楔58的表面74′沒有涂反射涂層并且沒有作為反光鏡操作，那么光楔旋轉(zhuǎn)1度，將使光束的角位移僅是1度的一個分?jǐn)?shù)。還有，因?yàn)樵诰劢雇哥R90和分劃板92之間的距離上如果有一個較大的角位移則可在分劃板的標(biāo)尺上提供較大跨度的圖像，所以光束的較大的角位移將可解決在通常用在致冷劑折射計(jì)的一個較大的標(biāo)尺上展寬制動流體折射率的較窄范圍的問題。
相同的反光鏡在折射計(jì)中用作圖像反向器。如圖18所示，先前在樣品流體和臨界角棱鏡38之間的邊界上發(fā)生全反射的光束2的一部分4(上部暗區(qū))和沒有發(fā)生全反射的光束2的一部分6(下部亮區(qū))在光束2由反光鏡8反射后發(fā)生了位置改變。在反射后，上部暗區(qū)4變?yōu)橄虏堪祬^(qū)4a，下部亮區(qū)6變?yōu)樯喜苛羺^(qū)6a，于是實(shí)現(xiàn)了用戶將在分劃板的標(biāo)尺標(biāo)尺上看見的圖像反轉(zhuǎn)顛倒。
在圖19A-19D中表示本發(fā)明的一個可替換的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸部件100有一個圓柱形的中央部分102和兩個相對分開的端部第一端106和第二端104。雙金屬片110的一端108固定到轉(zhuǎn)軸部件100的第一端106。雙金屬片110的另一端112固定到一個彈簧裝置114。在這個實(shí)施例中，當(dāng)雙金屬片110由于溫度變化彎曲時，雙金屬片110在轉(zhuǎn)軸部件100的第一端106施加一個轉(zhuǎn)動力，這個力使單件式的光楔反光鏡組合116轉(zhuǎn)動，因此可在折射計(jì)中提供溫度補(bǔ)償。
本發(fā)明的制動流體折射計(jì)的另一個實(shí)施例包括一個反光鏡200和一個光楔58，它們不是單件整體式的部件，而是分立的光學(xué)部件，如圖20和21所示的。圖21表示出一個3件式的組合棱鏡38-光楔58-反光鏡200，它將圖像放大10倍，這和圖20中7倍放大倍數(shù)不同。圖22表示具有遠(yuǎn)距離照相聚焦透鏡系統(tǒng)的棱鏡38-光楔58-反光鏡200的組合。遠(yuǎn)距離照相聚焦透鏡系統(tǒng)可用來將圖像聚焦在一個較短的距離，因?yàn)樗圃斓闹苿恿黧w折射計(jì)應(yīng)該容納在有預(yù)定大小的一個外殼里，例如為冷卻劑制造的外殼里。
還期望一起提供本發(fā)明的用于制動流體的折射計(jì)和操作該折射計(jì)的使用方法的說明。具體來說，將教導(dǎo)用戶在臨界角棱鏡的一個表面上放置一個要檢驗(yàn)的制動流體的樣品。
可以體會到，在不偏離由所附的權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下，這里描述的本發(fā)明的構(gòu)思的各種修改對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于液壓流體的折射測量設(shè)備，包括用于確定一個光路的裝置；沿光路定位的一個分劃板；沿光路定位的并與分劃板分開的一個棱鏡，該棱鏡有一個面朝向液壓流體的一個樣品設(shè)置，該棱鏡設(shè)置成接收照亮液壓流體樣品的光，因此在明、暗之間的過渡是液壓流體中的水含量的函數(shù)；沿光路定位在棱鏡和分劃板之間的一個反射部件；一個溫度敏感裝置，響應(yīng)溫度變化按可操作方式嚙合反射部件以使反射部件擺動，從而響應(yīng)這種變化通過改變光路來補(bǔ)償溫度變化；從而，分劃板提供有關(guān)液壓流體的水含量的讀數(shù)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個聚焦裝置，用于在分劃板上形成一個圖像，聚焦裝置沿光路定位在反射部件和分劃板之間。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個框架，分劃板和棱鏡連接在框架上。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個大體上包圍框架、分劃板、棱鏡、反射部件、和溫度敏感裝置的外殼。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中外殼和框架是整體地構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中外殼和框架不是整體地構(gòu)成的。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中溫度敏感裝置包括一個雙金屬部件，并且其中反射部件包括一個光楔，光楔沿光路定位在棱鏡和分劃板之間，光楔安裝成用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中光楔包括一個帶有反射涂層的面，這個面包括一個反射部件。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中棱鏡的朝向液壓流體樣品的面定位成朝向周圍環(huán)境的光。
10.權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個光源，并且棱鏡的另一個面定位成朝向這個光源。
11.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中光源是一個LED。
12.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中聚焦裝置進(jìn)一步包括一個物鏡。
13.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中反射部件包括沿光路設(shè)在棱鏡和溫度敏感裝置之間的一個反光鏡。
14.一種用于液壓流體的折射測量設(shè)備，包括用于確定一個光路的裝置；沿光路定位的一個分劃板，該分劃板還包括標(biāo)記，所述標(biāo)記沿液壓流體中水含量增加的方向是增加的；沿光路定位的并與分劃板分開的一個棱鏡，該棱鏡有一個面朝向液壓流體的一個樣品設(shè)置，該棱鏡定位成接收照亮液壓流體樣品的光，因此在明、暗之間的過渡是液壓流體中的水含量的函數(shù)；沿光路定位在棱鏡和分劃板之間的一個第二棱鏡，第二棱鏡的一個面由一個反射涂層覆蓋；一個溫度敏感裝置，響應(yīng)溫度變化按可操作方式嚙合第二棱鏡以使其擺動，從而響應(yīng)這種變化通過改變光路來補(bǔ)償溫度變化；從而，分劃板提供有關(guān)液壓流體的水含量的讀數(shù)。
15.權(quán)利要求14的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個聚焦裝置，用于在分劃板上形成一個圖像，聚焦裝置沿光路定位在第二棱鏡和分劃板之間。
16.權(quán)利要求15的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個框架，分劃板和棱鏡用機(jī)械方式連接到框架上。
17.權(quán)利要求16的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個大體上包圍框架、分劃板、棱鏡、第二棱鏡、溫度敏感裝置、聚焦裝置的外殼。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中外殼和框架是整體地構(gòu)成的。
19.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中外殼和框架不是整體地構(gòu)成的。
20.權(quán)利要求15的設(shè)備，其中聚焦裝置進(jìn)一步包括一個物鏡。
21.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中溫度敏感裝置按可擺動地連接于框架，并且還機(jī)械地連接于第二棱鏡，溫度敏感裝置進(jìn)一步包括一個雙金屬片和一個雙金屬彈簧。
22.一種用于液壓流體的折射測量設(shè)備，包括用于確定一個光路的裝置；沿光路定位的一個分劃板；沿光路定位的一個棱鏡，該棱鏡有一個面朝向液壓流體的一個樣品設(shè)置，該棱鏡定位成接收照亮液壓流體樣品的光，因此在明、暗之間的過渡是液壓流體中的水含量的函數(shù)；沿光路定位的一個反射部件；一個溫度敏感裝置，用于嚙合反射部件使之?dāng)[動，其中對溫度補(bǔ)償進(jìn)行選擇，以對應(yīng)于在-30×10-5/℃到-50×10-5/℃的范圍內(nèi)的制動流體的溫度系數(shù)；從而，分劃板提供有關(guān)液壓流體的水含量的讀數(shù)。
23.一種用于測量液壓流體中水含量的方法，與一個設(shè)備一起使用，該設(shè)備包括用于確定一個光路的裝置、臨界角棱鏡、該棱鏡有一個面、一個溫度補(bǔ)償裝置、和沿光路設(shè)置的一個分劃板，該方法包括如下步驟把液壓流體放在臨界角棱鏡的這個面上；讓光通過液壓流體進(jìn)入光路；響應(yīng)周圍環(huán)境溫度通過改變光路補(bǔ)償溫度變化；觀察分劃板上明和暗之間的邊界，以測量液壓流體的水含量。
24.權(quán)利要求23的方法，其中液壓流體是制動流體。
25.權(quán)利要求23的方法，其中對于溫度變化的補(bǔ)償進(jìn)行選擇，以與在1.4到1.5的范圍內(nèi)的液壓流體的折射率相對應(yīng)。
26.權(quán)利要求23的方法，其中對于溫度變化的補(bǔ)償進(jìn)行選擇，以與在-30×10-5/℃到-50×10-5/℃的范圍內(nèi)的液壓流體的溫度系數(shù)相對應(yīng)。
27.一種用于測量液壓流體中水含量的方法，與一個設(shè)備一起使用，該設(shè)備包括用于確定一個光路的裝置、臨界角棱鏡、該棱鏡有一個面、一個溫度補(bǔ)償裝置、和沿光路設(shè)置的一個分劃板，一種校準(zhǔn)方法包括如下步驟把液壓流體放在臨界角棱鏡的這個面上，該液壓流體具有已知的水含量；讓光通過液壓流體并進(jìn)入光路；調(diào)節(jié)光路，使分劃板上明和暗之間的邊界落到分劃板上的一個預(yù)定點(diǎn)。
28.權(quán)利要求27的方法，其中液壓流體的已知的水含量包括基本上無水。
29.權(quán)利要求27的方法，其中液壓流體是制動流體。
30.權(quán)利要求28的方法，其中液壓流體是制動流體。
31.一種用于測量液壓流體中水含量的方法，與多個設(shè)備一起使用，每個設(shè)備包括用于確定一個光路的裝置、有一個面的臨界角棱鏡、一個溫度補(bǔ)償裝置、和沿光路設(shè)置的一個分劃板，該方法包括如下步驟按照要測量的液壓流體選擇一個設(shè)備；把液壓流體的一個樣品放在臨界角棱鏡的這個面上，液壓流體具有已知的水含量；讓光通過液壓流體并進(jìn)入光路；觀察分劃板上明和暗之間的邊界，以測量液壓流體的水含量。
32.權(quán)利要求31的方法，其中液壓流體是制動流體。
33.權(quán)利要求31的方法，還包括一個步驟響應(yīng)于周圍環(huán)境的溫度通過改變光路來補(bǔ)償溫度變化。
34.權(quán)利要求33的方法，其中選擇對溫度變化的補(bǔ)償，以與在1.4-1.5范圍內(nèi)的液壓流體的折射率相對應(yīng)。
35.權(quán)利要求33的方法，其中選擇對溫度變化的補(bǔ)償，以與在-30×10-5/℃到-50×10-5/℃范圍內(nèi)的液壓流體的溫度系數(shù)相對應(yīng)。
36.一種用于測量多種液壓流體中水含量的方法，與一個設(shè)備一起使用，該設(shè)備包括用于確定一個光路的裝置、臨界角棱鏡、該棱鏡有一個面、沿光路設(shè)置的一個分劃板、沿光路設(shè)置的一個溫度敏感裝置、和用于選擇一種類型液壓流體的調(diào)節(jié)裝置，該方法包括如下步驟對于調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以與液壓流體的類型相對應(yīng)；把該液壓流體放在臨界角棱鏡的這個面上；讓光通過液壓流體進(jìn)入光路；響應(yīng)周圍環(huán)境溫度，通過改變光路補(bǔ)償溫度變化；觀察分劃板上明和暗之間的邊界，以測量所選的液壓流體的水含量。
37.權(quán)利要求36的方法，其中液壓流體是制動流體。
38.權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括在放置步驟之前完成的如下步驟從一個制動系統(tǒng)中取出制動流體的樣品。
39.權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括一最后的步驟如果明和暗之間的邊界在分劃板的預(yù)定范圍內(nèi)，則廢棄來自制動系統(tǒng)的制動流體。
40.權(quán)利要求23的方法，其中通過液壓流體進(jìn)入光路的光是由一個LED產(chǎn)生的。
41.權(quán)利要求40的方法，其中液壓流體是制動流體。
42.權(quán)利要求40的方法，其中選擇對溫度變化的補(bǔ)償，以與在1.4-1.5范圍內(nèi)的液壓流體的折射率相對應(yīng)。
43.權(quán)利要求40的方法，其中選擇對溫度變化的補(bǔ)償，以與在-30×10-5/℃到-50×10-5/℃范圍內(nèi)的液壓流體的溫度系數(shù)相對應(yīng)。
44.一種用于測量液壓流體的水含量的成套設(shè)備，其中包括一個折射測量設(shè)備，包括用于確定一個光路的裝置；沿光路定位的一個分劃板；沿光路定位的并與分劃板分開的一個棱鏡，該棱鏡有一個面朝向液壓流體的一個樣品設(shè)置，該棱鏡定位成接收照亮液壓流體樣品的光，因此在明、暗之間的過渡是液壓流體中的水含量的函數(shù)；沿光路定位在棱鏡和分劃板之間的一個反射部件；一個溫度敏感裝置，響應(yīng)于溫度變化按可操作方式嚙合反射部件使反射部件擺動，從而響應(yīng)這種變化通過改變光路來補(bǔ)償溫度變化；和用戶指導(dǎo)，引導(dǎo)用戶在第一表面上放置液壓流體。
45.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，其中液壓流體是制動流體。
46.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，進(jìn)一步包括一個聚焦裝置，用于在分劃板上形成一個圖像，聚焦裝置沿光路定位在反射部件和分劃板之間。
47.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，進(jìn)一步包括一個大體上包圍框架、分劃板、第一棱鏡、反射部件、和溫度敏感裝置的外殼。
48.權(quán)利要求47的成套設(shè)備，其中外殼和框架是整體地構(gòu)成的。
49.權(quán)利要求47的成套設(shè)備，其中外殼和框架不是整體地構(gòu)成的。
50.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，其中溫度敏感裝置還包括一個光楔，光楔沿光路定位在第一棱鏡和分劃板之間，光楔包括反射部件，光楔按可轉(zhuǎn)動方式連接于框架并且還機(jī)械地連接于一個雙金屬部件。
51.權(quán)利要求50的成套設(shè)備，其中光楔包括一個帶有反射涂層的面，這個面包括反射部件。
52.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，其中第一棱鏡的朝向LED的面確定一個第二面。
53.權(quán)利要求45的成套設(shè)備，其中聚焦裝置進(jìn)一步包括一個物鏡。
54.權(quán)利要求44的成套設(shè)備，其中反射部件包括沿光路設(shè)在第一棱鏡和溫度敏感裝置之間的一個反光鏡。
55.一種用于液壓流體的折射測量設(shè)備，包括用于確定一個光路的裝置；沿光路定位的一個分劃板；沿光路定位的與分劃板分開的一個棱鏡，該棱鏡有一個面朝向液壓流體的一個樣品設(shè)置，該棱鏡定位成接收照亮液壓流體樣品的光，因此在明、暗之間的過渡是液壓流體中的水含量的函數(shù)；沿光路定位在棱鏡和分劃板之間的一個反射部件；一個溫度敏感裝置，響應(yīng)溫度變化按可操作方式嚙合反射部件以使反射部件擺動，從而響應(yīng)這種變化通過改變光路來補(bǔ)償溫度變化；和一個調(diào)節(jié)裝置，用于改變光路以對應(yīng)于多種類型的液壓流體中的每一種類型；從而，分劃板提供有關(guān)液壓流體的水含量的讀數(shù)。
56.權(quán)利要求55的設(shè)備，其中液壓流體是制動流體。
57.權(quán)利要求55的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個聚焦裝置，用于在分劃板上形成一個圖像，聚焦裝置沿光路定位在反射部件和分劃板之間。
58.權(quán)利要求55的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個大體上包圍框架、分劃板、第一棱鏡、反射部件、和溫度敏感裝置的外殼。
59.權(quán)利要求58的設(shè)備，其中外殼和框架是整體地構(gòu)成的。
60.權(quán)利要求58的設(shè)備，其中外殼和框架不是整體地構(gòu)成的。
61.權(quán)利要求55的設(shè)備，其中溫度敏感裝置還包括一個光楔，光楔沿光路定位在第一棱鏡和分劃板之間，光楔包括一個反射部件，光楔按可轉(zhuǎn)動方式連接于框架并且還機(jī)械地連接于一個雙金屬部件。
62.權(quán)利要求61的設(shè)備，其中光楔包括一個帶有反射涂層的面，這個面包括反射部件。
63.權(quán)利要求55的設(shè)備，其中第一棱鏡的朝向LED的面確定一個第二面。
64.權(quán)利要求56的設(shè)備，其中聚焦裝置進(jìn)一步包括一個物鏡。
65.權(quán)利要求55的設(shè)備，其中反射部件包括沿光路設(shè)在第一棱鏡和溫度敏感裝置之間的一個反光鏡。
66.一種包括第一和第二折射計(jì)的成套設(shè)備，每個折射計(jì)適用于一種相應(yīng)的液壓流體，每個折射計(jì)包括臨界角棱鏡、該棱鏡有面對周圍環(huán)境光的第一面和一個第二面、一個溫度補(bǔ)償裝置、和沿光路設(shè)置的一個分劃板，用于提供和液壓流體的性質(zhì)有關(guān)的讀數(shù)。
全文摘要
一種用于監(jiān)視液壓流體中水的百分?jǐn)?shù)的折射測量設(shè)備(10)和方法,采用一個溫度敏感部件,使用戶可以在設(shè)備(10)的分劃板(92)上獲得各種被測性質(zhì)的準(zhǔn)確和正確的讀數(shù)。具體來說,溫度敏感部件包括一個棱鏡—光楔—反光鏡組合(38、58)和一個雙金屬片(60)。這個組合能夠保證在折射測量設(shè)備(10)內(nèi)光束的正確的角位移,因此可以分劃板(92)上得到讀數(shù)。
文檔編號G01N21/41GK1275201SQ98809747
公開日2000年11月29日 申請日期1998年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月31日
發(fā)明者C·T·科頓, J·M·薩賓, T·E·賴安 申請人:萊卡微系統(tǒng)公司