CN102628822B - 基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器 - Google Patents

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武通海
张小刚
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Abstract

本发明公开了一种基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器，包括传感器探头、传感器测试电路。所述传感器探头为绕有一层两根相互紧挨的平行的漆包细导线的绝缘圆柱体，两根漆包线表面削去部分绝缘漆，露出部分导线形成测量电极。本发明基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器：直插式、体积小、便携、操作简单；能快速测量润滑油最小0.1％的含水量；能检测润滑油中是否存在游离水，测量结果几乎不受气泡的影响；测量范围和精度可调，以实现不同的测量要求。

Description

基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器
技术领域
本发明涉及润滑油检测领域，特别涉及一种直插式、便携、小体积、快速测量的润滑油微量水分传感器。
背景技术
润滑油污染是机械设备故障重要原因之一，而水污染是润滑油污染的主要原因之一。据统计，润滑油的水分含量达到0.1％时，润滑油开始变成白浊状，润滑油的水分含量达到0.4％时，轴承将发生严重磨损。实验表明：随着含水量的逐渐增加，润滑油的抗磨性逐渐下降，当水分含量超过0.4％达到1％甚至更高的时候，抗磨性急剧下降，润滑油的润滑性丧失。因此，实时监测润滑油水分含量及其状态，对预报和避免机械设备故障有重要意义，尤其是0.1％到1％含水量的润滑油。
润滑油的传统检测方法有：蒸馏法、气相色谱法以及卡尔费休法等等。这些方法是在现场抽取待测油液若干送到实验室，在实验室完成油液的检测工作，这往往需要很长的一段时间，通常需要一周左右。这些方法最主要的的缺陷在于测试周期太长，不能实现现场快速测量；有的测试方法还有测定工序复杂、测试结果不精确、费用高等缺陷。因此开发一种便捷、小体积、现场快速测量的水分传感器具有重要意义。但目前为止还没有查到一种直插式、不需要辅助油路、快速测量的润滑油水分传感器的相关文献。
原油的电导率约为10-11S/m，水的电导率约为10-5S/m。因此，油水混合物的电导率主要取决于油液中水的含量，且油水混合物电导率大小与油液水分含量成正相关。本发明正是依据油水电导相差巨大这一特性，测量油水混合物的电导率，得出润滑油中水分含量。由于空气的电导率略小于原油电导率，且一般油液中的气泡含量很少，因此可以忽略气泡的影响。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，提出一种基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器，其特点是：体积小、能测量到最小0.1％的含水量；便携、操作简单、能实现现场快速测量；能检测润滑油中是否存在游离水，测量结果几乎不受气泡的影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器包括：
传感器探头和传感器测试电路。
所述传感器探头为绝缘圆柱体，绝缘圆柱体上绕有一层两根相互紧挨的平行的漆包细导线，两根漆包线的一端悬空，另一端接入电路，两根漆包线表面削去部分绝缘漆，露出部分导线形成测量电极。
所述电路：24V直流电源从二极管D1的一端接入，再依次串联稳压管D2和电容C2，再接地，在二极管D1的输出端和地端并联电容C1，电容C2两端的电压为14V，在二极管D1的输出端依次串联电阻R1和电阻R2，电容C3并联在电阻R2两端，电阻R5对应传感器探头，将电阻R3、电阻R4、电阻R5依次串联，电阻R3的另一端接入电阻R1和电阻R2之间的结点，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接电阻R3和电阻R4之间的结点，另一端接三极管Q1的基极，电阻R7的一端接电阻R1和二极管D1之间的结点，另一端接三极管Q1的发射极，电阻R8的一端接地，另一端接三极管Q1的集电极，电阻R9接在三极管Q1的集电极和运算放大器U2A的正端，在运算放大器U2A的正端和地之间并联电容R10和电容C5，在运算放大器U2A的负端和地之间接电阻R12，在运算放大器U2A的负端和输出端并联电容C4和电阻R11，在运算放大器U2A的输出端接R13，电阻R13的另一端作为输出。
本发明基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器与现有的水分传感器相比，有以下优点：
1、便携、小体积、能实现现场快速测量。
2、可检测是否有游离水的存在。
3、气泡对传感器的影响可忽略。
4、改变传感器探头长度、漆包线直径，可改变传感器的测量范围和精度，实现不同的测量要求。
附图说明
图1是本发明基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器的探头的结构图；
图2是本发明的一种传感器测试电路原理图。
具体实施方式
图1所示，本发明基于电导率测量的在线润滑油微量水分传感器的探头的具体实施方式：由绝缘柱体3和漆包线a、漆包线b组成。漆包线a、漆包线b相互紧挨平行的缠绕于绝缘柱体3上，削去约漆包线直径四分之一厚的部分，使两根漆包线铜芯部分裸露形成测量电极，两根漆包线的一端悬空，另一端分别接入电路。
图2是本发明传感器测试电路的一种具体实施方式，所述电路：24V直流电源从二极管D1的一端接入，再依次串联稳压管D2和电容C2，再接地，在二极管D1的输出端和地端并联电容C1，电容C2两端的电压为14V，在二极管D1的输出端依次串联电阻R1和电阻R2，电容C3并联在电阻R2两端，电阻R5对应传感器探头，将电阻R3、电阻R4、电阻R5依次串联，电阻R3的另一端接入电阻R1和电阻R2之间的结点，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接电阻R3和电阻R4之间的结点，另一端接三极管Q1的基极，电阻R7的一端接电阻R1和二极管D1之间的结点，另一端接三极管Q1的发射极，电阻R8的一端接地，另一端接三极管Q1的集电极，电阻R9接在三极管Q1的集电极和运算放大器U2A的正端，在运算放大器U2A的正端和地之间并联电容R10和电容C5，在运算放大器U2A的负端和地之间接电阻R12，在运算放大器U2A的负端和输出端并联电容C4和电阻R11，在运算放大器U2A的输出端接R13，电阻R13的另一端作为输出。
现场测量润滑油水分含量方案如下：
将24V直流稳压电源接至传感器电源输入端，将传感器输出信号接入数据采集卡或示波器或万用表，从油路中取出约100ml油液至油瓶中，将传感器探头插入油瓶中，接通电源，记录输出电压，根据输出电压计算水分含量。实验前后应保证传感器探头清洁，判断方法是传感器探头在空气中输出电压为0V。

Claims (1)

1.基于电导率测量的直插式润滑油微量水分传感器，包括：传感器探头和传感器测试电路，其特征在于，传感器探头和传感器测试电路连接，所述传感器探头包括绝缘圆柱体，绝缘圆柱体上绕有一层两根相互紧挨的平行的漆包细导线a、b，漆包细导线a、b的一端悬空，另一端接入电路，漆包细导线a、b表面削去部分绝缘漆，露出部分导线形成测量电极；
所述传感器测试电路为：24V直流电源从二极管D1的一端接入，再依次串联稳压管D2和电容C2，再接地，在二极管D1的输出端和地端并联电容C1，电容C2两端的电压为14V，在二极管D1的输出端依次串联电阻R1和电阻R2，电阻R2的另一端接地，电容C3并联在电阻R2两端，电阻R5对应传感器探头，将电阻R3、电阻R4、电阻R5依次串联，电阻R3的另一端接入电阻R1和电阻R2之间的结点，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端接电阻R3和电阻R4之间的结点，另一端接三极管Q1的基极，电阻R7的一端接电阻R1和二极管D1之间的结点，另一端接三极管Q1的发射极，电阻R8的一端接地，另一端接三极管Q1的集电极，电阻R9接在三极管Q1的集电极和运算放大器U2A的正端之间，在运算放大器U2A的正端和地之间并联电阻R10和电容C5，在运算放大器U2A的负端和地之间接电阻R12，在运算放大器U2A的负端和输出端并联电容C4和电阻R11，在运算放大器U2A的输出端接电阻R13，电阻R13的另一端作为输出。
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