CN105388097B

CN105388097B - 测定装置

Info

Publication number: CN105388097B
Application number: CN201510505183.7A
Authority: CN
Inventors: 石塚雅规
Original assignee: Yamashin Filter Corp
Current assignee: Yamashin Filter Corp
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: JP2016045033A; CN105388097A; US9243994B1; JP6367649B2

Abstract

本发明提供一种能够防止由气泡导致的误测定，简单地测定污染度的测定装置。基于粒子检测信号和气泡检测信号，来生成用于测定液体的污染度的信号，其中，该粒子检测信号是将由受光部转换的连续的电信号以第1倍率进行放大而生成的连续的信号，该气泡检测信号是将由受光部转换的连续的电信号以比第1倍率小的第2倍率进行放大而生成的连续的信号。

Description

测定装置

技术领域

本发明涉及测定装置。

背景技术

专利文献1中公开了一种液压油的污染状态诊断装置，其在使用迷你泵(minipump)来使液压油以几乎恒定的速度在由透明的玻璃材料构成的微单元的流路内流通时，使从设置于从左、右两侧夹着流路的位置的发光元件照射的激光透过流路内的液压油，由设置于从左、右两侧夹着流路的位置的受光元件受光，将与受光量对应的检测信号从受光元件向控制器输出。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-221793号公报

在专利文献1所述的发明中，若液压油中包含气泡等，则可能将气泡误检测为污染，不能正确地诊断污染状态。

发明内容

本发明鉴于这种情况而作出，其目的在于，提供一种能够防止由气泡导致的误测定，简单地测定污染度的测定装置。

为了解决上述课题，本发明所涉及的测定装置例如具备：向液体连续照射光的光照射部；对从所述光照射部连续照射并通过所述液体的光进行连续受光，将该连续受光的光转换成连续的电信号的受光部；将由所述受光部转换的连续的电信号以第1倍率进行放大，生成作为连续的信号的粒子检测信号的粒子检测部；将由所述受光部转换的连续的电信号以比所述第1倍率小的第2倍率进行放大，生成作为连续的信号的气泡检测信号的气泡检测部；和基于所述粒子检测信号和所述气泡检测信号，生成用于测定所述液体的污染度的信号的污染度测定部。

根据本发明所涉及的测定装置，基于粒子检测信号和气泡检测信号，来生成用于测定液体的污染度的信号，其中，该粒子检测信号是将由受光部转换的连续的电信号以第1倍率进行放大而生成的连续的信号，该气泡检测信号是将作为由受光部转换的信号的电信号以比第1倍率小的第2倍率进行放大而生成的连续的信号。由此，能够防止由气泡导致的误测定，简单地测定污染度。

这里，也可以所述气泡检测部在所述气泡检测信号的积分值为阈值以上的情况下，输出表示不能测定污染度的信号。由此，能够向用户通知由于气泡的影响导致不能测定污染度。

这里，也可以所述气泡检测部在所述气泡检测信号的大小不是阈值以上的情况下，取第1值，在所述气泡检测信号的大小是阈值以上的情况下，将取表示产生气泡的第2值即比所述第1值大的第2值的信号、即气泡抑制信号输出到所述污染度测定部，所述污染度测定部在所述气泡抑制信号取所述第1值的情况下，基于对所述粒子检测信号进行整流积分后的结果，生成污染度测定信号，在所述气泡抑制信号取所述第2值的情况下，基于对所述粒子检测信号中所述气泡抑制信号取所述第2值之前的信号进行整流积分后的结果，生成污染度测定信号。由此，能够从用于测定液体的污染度的信号去除气泡的影响。

这里，也可以所述污染度测定部基于所述污染度测定信号来判断所述液体的污染度，并输出该判断结果。由此，能够向用户通知液体的污染度。

根据本发明，能够防止由气泡导致的误测定，简单地测定污染度。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个例子的污染度测定装置1的示意的图。

图2是表示差动输出信号的波形的一个例子的图。

图3是表示测定部35的电结构的一个例子的框图。

图4是表示气泡检测信号S2和气泡抑制信号S3的图。

图5是示意性地表示气泡抑制信号S3为0(V)的情况(气泡没有被检测到的情况)下的污染度测定部353所进行的处理的图。

图6是示意性地表示气泡抑制信号S3为V₃(V)的情况(气泡被检测到的情况)下的污染度测定部353所进行的处理的图。

图7是在显示部38显示现阶段污染度的例子。

图8是在显示部38以每隔规定时间(例如，每隔1秒)的时间序列来表示污染度的例子。

-符号说明-

1 ：污染度测定装置

10 ：测定流路

11 ：发光部

12 ：受光元件

13 ：受光元件

14 ：驱动电路

31 ：放大器

32 ：放大器

33 ：加减法计算器

35 ：测定部

37 ：输出部

38 ：显示部

351 ：粒子检测部

352 ：气泡检测部

352a ：气泡检测信号生成部

352b ：气泡抑制信号生成部

352c ：不能测定信号输出部

353 ：污染度测定部

353a ：积分部

353b ：积分值保持部

381 ：显示区域

382 ：显示区域

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。图1是表示污染度测定装置1的示意的图。污染度测定装置1被设置在施工设备、油压设备等使用液体来进行所期望的动作的装置的所期望的位置。

用于流过作为测定对象的油、水等液体的测定流路10的至少一部分由透光性的材料形成。也就是说，测定流路10可以整体由透光性的材料形成，也可以在一部分形成用于导入以及导出光的窗口。

针对测定流路10的由透光性材料形成的部分，配置用于从一个侧面向测定流路10内照射光的发光部(例如，LED)11。在夹着测定流路10并与发光部11相反的一侧，设置用于检测基于光的照射的透过光的受光元件12、13。受光元件12、13例如是光电二极管(PD)，其沿着测定流路10的流路方向被隔开一定距离地配置。

发光部11被驱动电路14驱动。该驱动电路14包含发光部11的发光量为恒定的定电流电路等。在本实施方式中，光被从发光部11连续照射。并且，受光元件12、13连续对光进行受光。另外，驱动电路14也可以包含反馈受光元件12、13的受光量的APC电路。

受光元件12的输出信号在被放大器31放大后被输入到加减法计算器33，受光元件13的输出信号在被放大器32放大后被输入到加减法计算器33。然后，从加减法计算器33得到受光元件12、13的差动输出。由于来自受光元件12以及受光元件13的输出信号是连续的信号，因此受光元件12、13的差动输出也是连续的信号。然后，基于受光元件12、13的差动输出，测定流过测定流路10内的液体中包含的粒子的数量。

在没有粒子D等杂质粒子时，若进入到受光元件12、13的光量为同量，则差动输出为0。例如，若粒子D朝向x1→x5的位置流过流路，则在粒子D处于位置x1的位置的情况下，由于进入到受光元件12、13的光量为同量因此差动输出为0。

在粒子D处于x2的位置的情况下，受光元件12的受光量比受光元件13少被粒子D遮挡的量，差动输出具有负值。若粒子D来到x3的位置，则进入到受光元件12、13的光量再次相同，差动输出为0。若粒子D来到x4的位置，则与粒子D处于x2的位置的情况相反地，受光元件13的受光量被杂质遮挡，差动输出具有正值。然后，若粒子D通过光路来到x5的位置，则受光元件12、13的光量相同，差动输出为0。

图2是表示粒子D朝向x1→x5的位置流过流路时的差动输出信号S0的波形的图。差动输出信号S0是取0～V₁(V)的值的信号，中心是V₀(V)。V₀是0以上的任意值。此外，V₁是V₀的大致2倍。差动输出信号S0中的波高值与粒子D的大小成正比。此外，2个波形的间隔相当于受光元件12、13之间的通过时间。

这样，由于粒子D每次只遮住向2个受光元件12、13的光路中的一个，因此差动输出信号S0输出具有正负值的波形，波形数与粒子D的数量成正比地增加。在该差动输出信号S0中，频率成分包含与流体的流速有关的成分，平均值、实效值包含与浓度有关的成分。

另外，在本实施方式中，使用受光元件12、13的差动输出，这是为了在不增大来自发光部11的输出的情况下，增大由粒子D等粒子导致的光量变化。但是，若粒子的数量变得过多，则难以出现进入到2个受光元件12、13的光量的差。此外，在粒子的数量较少的情况下，被检测的波形的间隔变长。因此，优选结合作为检测对象的粒子的大小、数量(浓度)，来适当地改变发光元件-流路-受光元件之间的间隔、2个受光元件的间隔、受光元件的受光面积等光学系统，使检测波形的数量相对于粒子的数量为单调增加的关系。

返回到图1的说明。来自加减法计算器33的输出被输入到测定部35。测定部35与输出部37连接。输出部37与显示器、处理装置、存储装置、通信设备、施工设备等连接。测定结果被显示在显示器，或者被存储于存储装置，或者经由通信设备而被输入到施工设备，或者被施工设备显示。在本实施方式中，输出部37与显示部38连接。

在通过包含于流体的体积比来检测粒子的数量的情况下，通过对图2所示的差动输出信号进行整流(半波/全波)，并通过相对于具有差动输出信号的波形的频率成分充分慢的积分电路(也可以是AD转换后的移动平均等)，从而设为具有相对于粒子的数量单调增加的关系的积分信号。能够认为该积分值是从差动输出信号中去除流速的成分，仅取出作为浓度的成分的平均值、实效值。

但是，在液体中包含气泡等的情况下，来自2个受光元件12、13的差动输出信号中包含气泡的影响。在差动输出信号中，气泡被输出为比粒子大的信号。在本实施方式中，特征在于，从差动输出信号去除气泡的影响。以下，详细说明本实施方式的特征。

图3是表示测定部35的电结构的一个例子的框图。测定部35从差动输出信号去除气泡的影响，基于去除了气泡的影响的信号来检测液体中包含的粒子D的数量、即污染度。另外，连结图3中的各结构之间的线是示意性地表示信号的流动的线。

测定部35主要具有：粒子检测部351、气泡检测部352和污染度测定部353。

粒子检测部351获取从加减法计算器33输出的差动输出信号S0。此外，粒子检测部351将差动输出信号S0以第1倍率A1进行放大，进行全波整流，来生成粒子检测信号S1。粒子检测信号S1是取0～V₂(V)值的信号，V₂是0(V)以上的任意值。由于差动输出信号S0是连续的信号，因此粒子检测信号S1也是连续的信号。在本实施方式中，第1倍率A1大致为400～450倍左右。

气泡检测部352主要具有：气泡检测信号生成部352a、气泡抑制信号生成部352b和不能测定信号输出部352c。

气泡检测信号生成部352a获取从加减法计算器33输出的差动输出信号S0。此外，气泡检测信号生成部352a将差动输出信号S0以第2倍率A2进行放大，进行全波整流，来生成气泡检测信号S2。气泡检测信号S2是取0～V₂(V)值的信号，V₂是0(V)以上的任意值。由于差动输出信号S0是连续的信号，因此气泡检测信号S2也是连续的信号。在本实施方式中，第2倍率A2大致为30～45倍左右。

在检测到气泡时，与检测到粒子时相比，差动输出信号S0的波高值变为较大的值。因此，气泡检测信号S2是以比第1倍率A1小的第2倍率A2来放大而生成的，以使得不能检测粒子，只能检测气泡(气泡的检测结果的最大值为接近于V₂(V)的值)。其结果，在气泡检测信号S2中，粒子的检测结果不表现为波形，只有气泡的检测结果表现为波形。另外，在本实施方式中，第1倍率A1被设定为第2倍率A2的大致10倍左右，但第1倍率A1以及第2倍率A2并不局限于此。

气泡抑制信号生成部352b从气泡检测信号生成部352a获取气泡检测信号S2。此外，气泡抑制信号生成部352b基于气泡检测信号S2来生成气泡抑制信号S3。以下，对生成气泡抑制信号S3的处理进行说明。

图4是表示气泡检测信号S2和气泡抑制信号S3的图。由于气泡检测信号S2是整流后的信号，因此是具有从0(V)向正方向突出的多个波形的信号。气泡抑制信号S3是由0(V)(Low)、V₃(V)(High)这2个值构成的信号。虽然在本实施方式中，V₃(V)是+5(V)，但只要是大于0(V)的值，V₃(V)的值就并不局限于此。

气泡抑制信号生成部352b在未检测到气泡的情况下，即在气泡检测信号S2的值不是阈值T以上的情况下，生成0(V)(Low)的信号来作为气泡抑制信号S3。此外，气泡抑制信号生成部352b在气泡检测信号S2的值是阈值T以上的情况下，作为检测到气泡，生成V₃(V)(High)的信号来作为气泡抑制信号S3。

阈值T被设定为0～V₂(V)之间的任意电压值。能够通过改变阈值T的大小，来改变气泡的检测精度。例如，若缩小阈值T，则气泡的检测精度变高，若增大阈值T，则气泡的检测精度变低。

另外，在本实施方式中，在生成气泡抑制信号S3时，将以第2倍率A2放大差动输出信号S0，进行全波整流并生成的气泡检测信号S2与阈值T进行了比较，但也可以将第2倍率A2放大差动输出信号S0后的信号(未整流的信号)与阈值T进行比较。在该情况下，分别针对从中央值起向上下方向，比较信号的振幅与阈值T即可。

返回到图3的说明。不能测定信号输出部352c基于气泡检测信号S2，在气泡的检测量、检测频率等为某个值以上的情况下，输出表示不能测定污染度的不能测定信号。具体来讲，不能测定信号输出部352c在气泡检测信号S2的积分值(作为输出不能测定信号的基础的信号)为规定值(能够任意设定)以上的情况下，即在气泡的量为规定量以上的情况下，输出不能测定信号。另外，不能测定信号的形态任意。

在本实施方式中，不能测定信号输出部352c使用RC电路(积分电路)来求取气泡检测信号S2的积分值。若具有正值的气泡检测信号S2被持续输入到RC电路，则气泡检测信号S2的积分值被平滑化，并且值缓慢增加。此外，若输入到RC电路的气泡检测信号S2的值为0(V)或者变小，则气泡检测信号S2的积分值缓慢变小，最终变为0(V)。这样，通过使用RC电路(积分电路)，使气泡检测信号S2的积分值缓慢地变化，防止不能测定信号被频繁输出或者不输出。

此外，为了求取气泡检测信号S2的积分值，也能够使用微型计算机(micro-computer)。在使用微型计算机的情况下，例如，也可以持续一定时间(例如1秒)积分气泡检测信号S2，并每隔一定时间将其重置。然后，也可以在一定时间内的积分值为规定的值以上的情况下，输出不能测定信号。

另外，求取气泡的检测量、检测频度等的方法并不局限于求取气泡检测信号S2的积分值的方法。

不能测定信号输出部352c向输出部37输出不能测定信号。若获取到不能测定信号，则输出部37向例如液晶显示器等显示装置、LED等发光部等显示部38输出错误信号。例如，在使用显示装置来作为显示部38的情况下，输出部37向显示部38输出“不能测定”等文字信息来作为错误信号。此外，例如，在使用发光部来作为显示部38的情况下，输出部37向显示部38输出使发光部闪烁的闪烁信号来作为错误信号。由此，能够通知用户由于气泡的影响导致不能测定污染度。

另外，显示部38可以设置在设置有污染度测定装置1的装置，也可以与污染度测定装置1分开设置。此外，输出部37也可以包含于测定部35。

污染度测定部353从粒子检测部351获取粒子检测信号S1，从气泡抑制信号生成部352b获取气泡抑制信号S3。污染度测定部353基于粒子检测信号S1和气泡抑制信号S3来加工粒子检测信号S1，生成从粒子检测信号S1中去除了气泡的影响的污染度测定信号。以下，具体说明污染度测定部353所进行的处理。

图5和图6是示意性地表示污染度测定部353所进行的处理的图。图5表示气泡抑制信号S3为0(V)的情况(气泡未被检测出的情况)，图6表示气泡抑制信号S3为V₃(V)的情况(气泡被检测出的情况)。

污染度测定部353主要具有：积分部353a、积分值保持部353b和开关SW1、SW2、SW3。污染度测定部353在气泡抑制信号S3为0(V)的情况下，接通开关SW1以及开关SW3，断开开关SW2。此外，污染度测定部353在气泡抑制信号S3为V₃(V)的情况下，接通开关SW2，断开开关SW1以及开关SW3。

积分部353a对输入的信号进行积分并计算积分值，将积分值作为污染度测定信号来输出。作为积分部353a，能够使用已经公知的积分电路等。另外，积分部353a也可以将积分值放大来作为污染度测定信号。

此外，积分部353a将计算出的积分值输出到积分值保持部353b。积分值保持部353b保持之前从积分部353a输入的积分值，直到下一个积分值被从积分部353a输入。作为积分值保持部353b，能够使用已经公知的保持(hold)电路等。

在气泡抑制信号S3为0(V)的情况下，如图5所示，粒子检测信号S1被输入到积分部353a，对粒子检测信号S1进行积分而得到的污染度测定信号被从积分部353a输出。

与此相对地，在气泡抑制信号S3为V₃(V)的情况下，如图6所示，由于开关SW1断开，开关SW2接通，因此粒子检测信号S1不被输入到积分部353a，而从积分值保持部353b输出的积分值被输入到积分部353a。此时，由于开关SW3断开，因此从积分值保持部353b输出的积分值在气泡抑制信号S3变为V₃(V)之前，是对粒子检测信号S1进行积分而得到的积分值。其结果，积分部353a输出对气泡抑制信号S3变为V₃(V)之前积分粒子检测信号S1而得到的值进行积分而得到的污染度测定信号。

由此，污染度测定部353能够生成去除了气泡的影响的污染度测定信号。但是，生成去除了气泡的影响的污染度测定信号的方法并不局限于此。

此外，污染度测定部353基于从积分部353a输出的污染度测定信号，判断作为测定对象的油、水等液体的污染度。例如，污染度测定部353基于污染度测定信号的值，使用NAS等级法、ISO清洁度等评价方法来判断污染度。然后，污染度测定部353将判断出的污染度输出到输出部37。输出部37将从污染度测定部353输出的污染度输出到液晶显示器等显示装置、LED等发光部等显示部38。

图7和图8表示在使用显示装置来作为显示部38时，在显示部38显示污染度的例子。在图7所示的例子中，在显示部38的显示区域381，显示现阶段的污染度。在图8所示的例子中，在显示部38的显示区域382以每隔规定时间(例如，每隔1秒)的时间序列来显示污染度。通过数值来表示污染度是被分割为多个阶段的污染度等级中的哪个阶段。虽然在图7和图8中，使用ISO等级来表示污染度，但并不局限于此。由此，能够向用户通知污染度。另外，显示形态并不局限于图示的。

另外，虽然在本实施方式中，污染度测定部353将污染度的判断结果输出到输出部37，但污染度测定部353向输出部37输出的信号并不局限于此。例如，污染度测定部353也可以将污染度测定信号输出到输出部37，也可以判断液体是否为一定等级以上的污染度，并将其结果输出到输出部37。

在污染度测定信号被输出到输出部37的情况下，输出部37将污染度测定信号输出到显示部38、外部的处理装置等。若污染度测定信号被输出到显示部38，则显示部38显示污染度测定信号本身。若污染度测定信号被输出到外部的处理装置等，则处理装置等可以基于污染度测定信号，通过NAS等级法、ISO清洁度等的数值来判断并通知污染度，可以判断并通知污染度是否大于规定的阈值(液体是否为一定等级以上的污染度)，也可以判断并通知构成设置有污染度测定装置1的装置的结构部的动作的限制等。

例如，若液体为一定等级以上的污染度，被从污染度测定部353、外部的处理装置等输出，则输出部37可以向作为显示器的显示部38输出“油污染。请进行交换”等文字信息来作为警告信号，也可以向作为发光部的显示部38输出使发光部点亮的点亮信号来作为警告信号。

根据本实施方式，能够防止由气泡导致的误测定，测定去除了基于气泡的影响的准确的污染度。

此外，根据本实施方式，由于测定装置是小型的，并且是简单的结构，因此仅通过在使用液体来进行所期望的动作的装置安装测定装置，就能够简单地测定污染度。此外，由于经常将测定装置安装于使用液体来进行所期望的动作的装置，因此能够经常监测污染度。

另外，虽然在本实施方式中，测定部35将液体的污染度、不能测定信号等各种信号输出到输出部37，输出部37将各种信号输出到显示部38，但也可以输出部37经由网络(无论有线还是无线)来将这些各种信号输出到外部的输出装置等。

此外，虽然在本实施方式中，污染度测定装置1使用了透射式的光检测装置，但用于污染度测定装置1的光检测装置并不局限于透射式，也能够使用反射式、光散射式等各种形态的光检测装置。此外，作为测定部35，可以使用模拟电路，也可以使用包含微型计算机等的数字电路。

以上，参照附图来详述了该发明的实施方式，但具体结构并不局限于该实施方式，也包含不脱离该发明的主旨的范围的设计变更等。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行详细说明的，并不局限于必须具备所说明的全部结构。此外，能够将实施方式的结构的一部分与其他实施方式的结构置换，此外，能够对实施方式的结构进行其他结构的追加、削除、置换等。此外，在本发明中，所谓“大致”，是指不仅包含严格相同的情况，还包含不失去相同性的程度的误差、变形的概念。

Claims

1.一种测定装置，其特征在于，具备：

光照射部，其向液体连续地照射光；

受光部，其对从所述光照射部连续地照射并通过了所述液体的光连续地受光，将所述连续地受光的光转换成连续的电信号；

粒子检测部，其将由所述受光部转换后的连续的电信号以第1倍率进行放大，生成作为连续的信号的粒子检测信号；

气泡检测部，其将由所述受光部转换后的连续的电信号以比所述第1倍率小的第2倍率进行放大，生成作为连续的信号的气泡检测信号；和

污染度测定部，其基于所述粒子检测信号和所述气泡检测信号，生成用于测定所述液体的污染度的信号，

对所述第2倍率进行设定，使得在所述气泡检测信号中，粒子的检测结果不表现为波形，只有气泡的检测结果表现为波形。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，

所述气泡检测部在所述气泡检测信号的积分值成为阈值以上的情况下，输出表示不能测定污染度的信号。

3.根据权利要求1或者2所述的测定装置，其特征在于，

所述气泡检测部将气泡抑制信号输出到所述污染度测定部，所述气泡抑制信号是在所述气泡检测信号的大小不是阈值以上的情况下取第1值，在所述气泡检测信号的大小是阈值以上的情况下取表示产生了气泡且比所述第1值大的第2值的信号，

所述污染度测定部在所述气泡抑制信号取所述第1值的情况下，基于对所述粒子检测信号进行整流并进行积分后的结果，生成污染度测定信号，在所述气泡抑制信号取所述第2值的情况下，基于对所述粒子检测信号中的、所述气泡抑制信号即将取所述第2值之前的信号进行整流并进行积分后的结果，生成污染度测定信号。

4.根据权利要求3所述的测定装置，其特征在于，

所述污染度测定部基于所述污染度测定信号，通过数值来表示是被分割为多个的污染度等级中的哪个阶段，由此来判断所述液体的污染度，并输出该判断的结果。