專利名稱：粒子計數(shù)器的估計方法和實施所說的方法的裝置/的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粒子計數(shù)器的估計方法，其中通過檢測器響應(yīng)出現(xiàn)在傳送液流的測量區(qū)中的粒子產(chǎn)生檢測器信號，通過一個信號處理裝置處理該檢測器信號，并考慮至少一個校正因子將該信號轉(zhuǎn)換成表示液流的粒子密度的顯示值。本發(fā)明還涉及實施該估計方法的裝置。
歐洲專利0427908公開了一種通過遮光法工作的粒子計數(shù)器，該粒子計數(shù)器包括一個光擋板，其接收器產(chǎn)生表示在測量區(qū)中出現(xiàn)不透明的粒子的檢測器信號。前述類型的估計方法用于估計這些檢測器信號，并通過在DE4110231A1中所公開的方法實施，監(jiān)測流經(jīng)測量區(qū)中的液流的污染程度，其中優(yōu)選監(jiān)測液壓石油，明確地說，其中產(chǎn)生在所說的液體中固體材料比如金屬和非金屬雜質(zhì)或污染物的電荷密度，或者甚至所出現(xiàn)的氣泡或小水滴(的電荷密度)，這些氣泡或小水滴在光擋板中同樣產(chǎn)生不透明的外部特性，這種不透明的外部特性產(chǎn)生檢測信號。
在常規(guī)的估計方法中，在與處于不同的幅值等級中的粒子相對應(yīng)的不同幅值的通道中對在要測量的一定的體積中出現(xiàn)的粒子進(jìn)行計數(shù)，并將其作為檢測器信號的脈沖。通過體積流量的測量測定要測量的體積。然后通過乘以對應(yīng)于相關(guān)通道的一個校正系數(shù)來校正粒子計數(shù)。然后將這些經(jīng)校正的粒子數(shù)轉(zhuǎn)換成污染等級以與NAS1638或ISO4406-表相對應(yīng)。
本發(fā)明的目的是公開一種估計方法，該方法與上述的常規(guī)方法相比，能以較低的成本和更高的精度估計相關(guān)液流的粒子負(fù)荷的密度。
應(yīng)用前述類型的估計方法，依據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)這個目的，其中以如下的方式處理該檢測器信號，在預(yù)定的時間內(nèi)測定在測量區(qū)中的各粒子的滯留時間，通過對滯留時間進(jìn)行求和形成和信號，應(yīng)用該和信號同時考慮至少一個校正因子以給出顯示值。
由于顯示值不再基于所計的在一定液流空間中出現(xiàn)的粒子數(shù)確定，而是基于在一定的預(yù)定時間之內(nèi)在測量區(qū)中各粒子的滯留時間之和確定，因此可以不需要測量在常規(guī)的方法中所要求的體積流量以及在常規(guī)的方法中所一直要求的其它測量。因此依據(jù)本發(fā)明的方法的特征不僅在于以降低的裝置費(fèi)用執(zhí)行簡化的計算，而且還在于結(jié)果的相對更高的精度，因為不需要涉及體積流所要求的知識，估計計算既不依賴于所考慮的體積流的任何測量或限制，也不考慮它的狀態(tài)。關(guān)于更高的精度等級，還要考慮環(huán)境，以便考慮無誤差的體積流量測量進(jìn)行計算。
在DE3209510C2中已經(jīng)公開了一種通過測定粒子在測量區(qū)中的滯留時間來確定分散在液體中的粒子的粒子尺寸的分布的方法。與其不同的是，依據(jù)本發(fā)明的方法以如下的方式實施處理檢測器信號，基于所計的脈沖數(shù)測定在測量區(qū)中的粒子的滯留時間。
如常規(guī)的估計方法一樣，本發(fā)明可基于在所謂的幅值通道中所得到的粒子尺寸的不同等級估計，由此對每個相關(guān)的通道幅值使用適合的校正系數(shù)以確定顯示值。因此，可以從和信號中推導(dǎo)出每液體體積例如每100毫升中的粒子數(shù)，然后將與這個粒子數(shù)相關(guān)的污染等級與相關(guān)的NAS1638或ISO4406-表相對應(yīng)。
為估計與通道幅值相關(guān)的檢測器信號的脈沖高度，通過比較器電路同時考慮預(yù)定的閾值將檢測器信號轉(zhuǎn)換成表示滯留時間的比較器輸出信號，應(yīng)用該輸出信號求滯留時間之和。所說的輸出信號可以是模擬信號或數(shù)字信號。應(yīng)用模擬測定時，在預(yù)定的時間內(nèi)將比較器輸出信號積分成表示和信號的電壓值。依據(jù)一優(yōu)選的實施例應(yīng)用數(shù)字信號測定時，以這樣的方式對滯留時間求和對在所述預(yù)定時間內(nèi)根據(jù)比較器的輸出信號釋放的振蕩脈沖進(jìn)行計數(shù)。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，還公開了一種執(zhí)行所公開的估計方法的裝置。依據(jù)權(quán)利要求6本發(fā)明的裝置包括信號處理裝置，該信號處理裝置具有比較器電路、產(chǎn)生定義預(yù)定的時間的脈沖信號的脈沖發(fā)生器以及求和裝置，該比較器電路考慮一個預(yù)定的閾值產(chǎn)生表示在測量區(qū)中的粒子的滯留時間的比較器輸出信號。
下文結(jié)合附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中

圖1所示為包括粒子計數(shù)器和相關(guān)的估計裝置的結(jié)構(gòu)的圖示性簡化部分剖面頂視圖，該結(jié)構(gòu)具有封蓋，該附圖中取去了該封蓋，圖2所示為應(yīng)用在附圖1的裝置的模塊單元中所使用的信號處理裝置的一個實施例的極大地簡化方塊圖；圖3和4所示為附圖2的信號處理裝置的信號脈沖的時間周期圖；圖5所示為不同結(jié)構(gòu)的信號處理裝置的與附圖2對應(yīng)的方塊圖，和圖6和7所示為附圖5的信號處理裝置的與附圖3和4相對應(yīng)的時間周期圖。
在附圖1中所示的模塊具有去除了封蓋的鋁外殼11，在該外殼中設(shè)置有帶有粒子檢測器15的檢測器模塊13。粒子檢測器為常規(guī)的類型的檢測器，從歐洲專利0427908中可知，這種類型的檢測器借助于光擋板結(jié)構(gòu)依據(jù)遮光原理產(chǎn)生檢測器信號，并發(fā)送表示在測量區(qū)中出現(xiàn)粒子的信號。為輸送和排放流經(jīng)測量區(qū)中的液流，該外殼11具有液體入口17和液體出口19。檢測器模塊13還并入了極限壓力安全閥21以有利于連接壓力加載管道。
在附圖1中參考標(biāo)號23表示信號處理裝置，該信號處理裝置作為粒子檢測器15的檢測器信號的估計電路，該信號處理裝置11同樣安裝在外殼11中。粒子計數(shù)器15和信號處理裝置23的電源通過電纜25傳輸，并且輸出信號也通過電纜25傳送，其特征在于NAS污染等級，例如作為脈沖寬度調(diào)制的方波信號發(fā)送。在附圖2至4中更詳細(xì)地解釋了產(chǎn)生這種輸出信號的數(shù)字估計方法的一個實例。
在這些附圖中，②表示確定預(yù)定的時間的時間信號，其從控制器單元的脈沖發(fā)生器輸送，③表示粒子計數(shù)器15的檢測器信號，⑤表示閾值信號，①表示依據(jù)③和⑤的比較器輸出產(chǎn)生的比較器輸出信號，⑥表示計數(shù)器信號脈沖，當(dāng)通過比較器輸出信號①發(fā)出振蕩脈沖④時出現(xiàn)計數(shù)器脈沖。附圖3所示為這樣的一個實例，在該實例中在預(yù)定的時間T=常數(shù)(例如1分鐘)中流動的液流的給定流率為Q，檢測器信號③發(fā)出出現(xiàn)兩個粒子的信號，作為在附圖2中所示的比較器電路的輸出信號的所選擇的閾值為K，產(chǎn)生比較器輸出信號①，對于每個粒子該比較器輸出信號表示以t所示的滯留時間。
在已經(jīng)選擇的當(dāng)前的振蕩頻率④的情況下，這些信號的發(fā)出在每個滯留時間t上通過比較輸出信號輸送到6個計數(shù)器脈沖中每個脈沖，在時間T的最后到達(dá)求和計數(shù)器狀態(tài)12，參見附圖3。
附圖4所示為具有相同的液體比率，或說具有與附圖2相同的粒子密度的液體，但是液體的流率為2×Q，即為在附圖3中所示的流率的兩倍。這種具有相同的粒子密度且兩倍的流率的液流產(chǎn)生檢測器信號③，通過檢測器采集所發(fā)出的四個粒子的信號，但由于流率加倍所以每個滯留時間僅為t/2。在任何單個滯留時間t/2內(nèi)由于振蕩頻率相同，所以出現(xiàn)三個計數(shù)器脈沖⑥，反過來，在包括四個求和滯留時間t/2的時間T內(nèi)，產(chǎn)生流率為2×Q的相同的計數(shù)器狀態(tài)12。換句話說在經(jīng)過了時間間隔T之后的計數(shù)器的狀態(tài)相同與流率無關(guān)。因此通過應(yīng)用從計數(shù)器狀態(tài)中得出的適合的校正系數(shù)進(jìn)行常規(guī)計算，依據(jù)NAS或ISO推導(dǎo)粒子密度或污染度。
附圖5到7所示為進(jìn)行模擬估計的一種可能的結(jié)構(gòu)，在附圖5中參考標(biāo)號1表示電源。在附圖6和7中，與附圖3和4相對應(yīng)，依次表示具有流率Q和2×Q的情況。如先前所發(fā)射的信號，在流率2×Q的情況下，應(yīng)用給定的閾值⑤比較器輸出信號①發(fā)出的滯留時間數(shù)為附圖6的兩倍，與附圖6相比在附圖7中的每個滯留時間降低到t/2。依據(jù)比較器輸出信號①的測量通過在附圖5的電路中的積分器積分的電壓在附圖6所示的實例中在每個滯留時間t中上升兩個電壓單元，因此依據(jù)時間T具有流率Q的積分電壓成為四個電壓單元。
在附圖7中僅對一個電壓單元在一半的滯留時間t/2的基礎(chǔ)上改變電壓⑥，在經(jīng)過了時間T之后雙倍的流率2×Q同樣產(chǎn)生四個電壓單元的積分值。該估計結(jié)果同樣再次獨立于流率。
權(quán)利要求
1．一種粒子計數(shù)器的估計方法，其中檢測器響應(yīng)在傳送液體的測量區(qū)中粒子的出現(xiàn)產(chǎn)生信號，通過信號處理裝置處理檢測器信號并將其轉(zhuǎn)換為顯示值，同時考慮至少一個校正因子，該顯示值表示液流的粒子密度，其特征在于以如下的方式處理該檢測器信號，在預(yù)定的時間內(nèi)確認(rèn)在測量區(qū)中在液體中的粒子的每個滯留時間，以及通過對滯留時間求和形成和信號，應(yīng)用該和信號同時考慮至少一個校正因子給出顯示值。
2．如權(quán)利要求1所述的估計方法，其特征在于通過比較器電路考慮預(yù)定的閾值將檢測器信號轉(zhuǎn)換成表示滯留時間的比較器輸出信號并將該信號用于滯留時間的和信號。
3．如權(quán)利要求2所述的估計方法，其特征在于以如下的方式形成滯留時間的求和，對根據(jù)比較器輸出信號在預(yù)定的時間內(nèi)發(fā)出的振蕩脈沖進(jìn)行計數(shù)。
4．如權(quán)利要求2所述的估計方法，其特征在于在對滯留信號求和時，對在預(yù)定時間內(nèi)比較器輸出信號進(jìn)行積分形成的信號值進(jìn)行求和。
5．如權(quán)利要求4所述的估計方法，其特征在于通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對求和的信號值進(jìn)行數(shù)字化。
6．執(zhí)行如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的估計方法的裝置，該估計裝置具有信號處理裝置(23)，其包括考慮預(yù)定的閾值⑤產(chǎn)生表示在測量區(qū)中的粒子的滯留時間的比較器輸出信號①的比較器電路(K)，并具有產(chǎn)生確定預(yù)定的時間(T)的脈沖信號②的脈沖發(fā)生器以及求和裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于信號處理裝置(23)包括振蕩器，根據(jù)比較器輸出信號①發(fā)出振蕩器脈沖④，以及在預(yù)定的時間(T)內(nèi)計數(shù)器對所發(fā)出的振蕩脈沖④進(jìn)行計數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粒子計數(shù)器的估計方法,其中檢測器(15)響應(yīng)在傳送液體的測量區(qū)中粒子的出現(xiàn)產(chǎn)生信號(3),通過信號處理裝置(23)處理傳感器信號并將其轉(zhuǎn)換為顯示值,同時考慮至少一個校正因子。以如下的方式處理該傳感器信號,在預(yù)定的時間(T)內(nèi)測定在測量區(qū)中在液體中的粒子的單個滯留時間,以及通過對滯留時間求和形成和信號,其中應(yīng)用所說的信號同時考慮至少一個校正因子表示顯示值。實施本發(fā)明的裝置包括具有比較器電路(K)、時鐘發(fā)生器和例如脈沖計數(shù)器形式的求和裝置的信號處理單元(23)以形成求和信號。
文檔編號G01N15/10GK1314996SQ98814279
公開日2001年9月26日 申請日期1998年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月21日
發(fā)明者保羅·薩納 申請人:Hydac過濾技術(shù)有限公司