CN108169086A - 一种流体颗粒物浓度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体颗粒物浓度检测方法,所述方法包括以下步骤:S1:往检测设备中通入纯净的流体,获取检测设备输出的散射底噪值U底噪;S2:往检测设备中通入待测流体,获取检测设备输出的散射信号,获取标准颗粒物的电压信号;S3:对流体进行一定时间段内的信号采样,提取其中的有效信号,对采样得到的信号Ux进行阈值分析,并获取该时间段内出现的颗粒物个数;S4:根据S3颗粒物个数,获取流体内颗粒物的浓度。通过方法,可以有效提高流体内颗粒物浓度的计算准确度。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域,尤其涉及一种流体颗粒物浓度检测方法。
背景技术
在发动机、轴承、齿轮等的运转过程中,为降低磨损损耗,往往需要配置滑油系统,而滑油的纯度不够、带有碎屑等因素将带来巨大的灾难。在大型机械设备失效的运转过程中,往往是由于磨粒碎屑在滑油中不断积累造成的恶性循环。在磨损故障诊断系统中,磨损部件(如发动机、滚动轴承、齿轮等)的损伤程度与润滑系统里的颗粒物之间具有强烈的关联性。为实现对滑油颗粒物的检测,先通常会在滑油管道中加装颗粒物形态检测装置,例如流体颗粒物浓度检测装置,实时在线监测滑油品质,为发动机、轴承、齿轮等的故障诊断提供有效的依据,并能快速准确判断设备的磨损状态及故障原因。
但在现有的流体颗粒物浓度检测方法的技术中,缺少对流体自身底噪值影响的消除,导致后续计算颗粒物浓度会有较大的误差,影响浓度计算的准确度;另外,对于标准颗粒物选取也存在缺陷,导致测量过程无法兼顾测量精度和灵敏度;最后,在计算浓度的时候没有对底噪值的影响进行修正,进一步影响测量的准确度。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明所解决的技术问题是:提供一种更精确测量流体中颗粒物浓度的检测方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案内容具体如下:
S1:往检测设备中通入纯净的流体,获取检测设备输出的散射底噪值U底噪;
S2:往检测设备中通入待测流体,获取检测设备输出的散射信号,获取标准颗粒物的电压信号;
S3:对流体进行一定时间段内的信号采样,提取其中的有效信号,对采样得到的有效信号Ux进行阈值分析,并获取该时间段内出现的颗粒物个数;
S4:根据S3颗粒物个数,获取流体内颗粒物的浓度。
需要说明的是,为解决上述背景技术中提到现有技术中所存在的缺陷,发明人对流体颗粒物浓度检测方法作了几项改进,包括获取检测设备输出的散射底噪值U底噪,并在后续检测计算过程中对该底噪值所造成的影响进行剔除,提高流体内颗粒物浓度检测计算的准确度。
需要说明的是,所述一定时间段内可指任意时间段内,可根据实际情况选取。
优选地,所述标准颗粒物选取颗粒物直径为10μm的颗粒,对应的电压信号为U10μm。
在本技术方案中,优先选取直径为10μm的颗粒作为标准颗粒物能够一方面提高检测精度,另一方面提高检测的感应度。如果颗粒物过大,会导致后续计算浓度的检测精度降低,而如果颗粒物过小,设备检测的感应度会降低,导致无法检测到颗粒物的情况。因此发明人将直径为10μm的颗粒作为标准颗粒物能够有效平衡检测精度和检测感应度,使得检测过程更为准确。
优选地,所述提取有效信号的方法为将采集的信号与所述散射底噪值进行对比,选取大于散射底噪值的信号作为有效信号。
在本技术方案中,需要选取有效信号作为后续计算的依据,否则会影响检测计算结果的准确度。发明人选取了一种简单而有效的选取有效信号的方式,即将采集到的信号与之前采集到的散射底噪值进行对比,将大于散射底噪值的信号作为有效信号,使得采集到的信号更具有实用性,使得后续测量结果更具准确性。
优选地,所述S3中通过阈值分析获取颗粒物个数的步骤包括:
将采集到的信号Ux与底噪值U底噪进行比较,若Ux-U底噪>0,则计数加1,若Ux-U底噪<0,则计数为零。
在本步骤中,发明人选择计数的方式优选为将信号值与底噪值进行比较,而不是将信号值读取的数字之间进行计数,这样可以消除底噪值带来的误差,即只将Ux-U底噪>0时的信号作为颗粒物进行计数,使得检测结果更为准确,提高颗粒物浓度的检测精度。
优选地,所述S4中颗粒物浓度的获取步骤包括:
S41:计算颗粒物的体积Vx:
其中,Vx:未知颗粒的体积;K:传感器修正系数;V10um:标准颗粒物体积;Ux:未知体积的颗粒物输出电压幅值;U10um:标准颗粒物输出电压幅值;
S42:获取流体颗粒物浓度:
获取流体流速v、检测管道横截面积S,并将一段时间t经过的颗粒个数和体积,转换成总质量m,即可通过下列公式获取到颗粒物浓度c:
需要说明的是,所述传感器修正系数K指的是在传感器的标定使用过程中,难免出现底噪标定偏移,测量出现误差的情况,在此处引入一个微调的修正系数K,对此进行小幅微调;也有可能在选取标准颗粒物时,颗粒物并不完全标准,导致一些细微的体积计算误差,引入修正系数后也能一并修正。
本步骤中,同样包括了去除底噪值影响的考虑,使得检测结果更为精确。如上述颗粒物的计算公式中就包括了将Ux减去U底噪,以及U10um减去U底噪的因素,可以使得计算出的颗粒物体积更为接近实际值,提高流体内颗粒物浓度的计算准确度。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明的流体颗粒物浓度检测方法,在颗粒物浓度计算步骤中,包括了去除底噪值影响的考虑,可以使得计算出的颗粒物体积更为接近实际值,提高流体内颗粒物浓度的计算准确度;
2、本发明的流体颗粒物浓度检测方法,选取直径为10μm的颗粒作为标准颗粒物能够一方面提高检测精度,另一方面提高检测的感应度;
3、本发明的流体颗粒物浓度检测方法,将采集到的信号与之前采集到的散射底噪值进行对比,将大于散射底噪值的信号作为有效信号,使得采集到的信号更具有实用性,使得后续测量结果更具准确性。
4、本发明的流体颗粒物浓度检测方法,发明人选择计数的方式优选为将信号值与底噪值进行比较,而不是将信号值读取的数字之间进行计数,使得检测结果更为准确,提高颗粒物浓度的检测精度;
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下:
本发明的一种流体颗粒物浓度检测方法,所述方法包括以下步骤:
S1:往检测设备中通入纯净的流体,获取检测设备输出的散射底噪值U底噪;
S2:往检测设备中通入待测流体,获取检测设备输出的散射信号,获取标准颗粒物的电压信号;
S3:对流体进行一定时间段内的信号采样,提取其中的有效信号,对采样得到的信号Ux进行阈值分析,并获取该时间段内出现的颗粒物个数;
S4:根据S3颗粒物个数,获取流体内颗粒物的浓度。
获取检测设备输出的散射底噪值U底噪,并在后续检测计算过程中对该底噪值所造成的影响进行剔除,提高流体内颗粒物浓度检测计算的准确度。
结合上述实施方式,在其中一种优选的实施方式中,所述标准颗粒物选取颗粒物直径为10μm的颗粒,对应的电压信号为U10μm。
在实际选取标准颗粒物的过程中,如果颗粒物过大,会导致后续计算浓度的检测精度降低,而如果颗粒物过小,设备检测的感应度会降低,导致无法检测到颗粒物的情况。因此发明人将直径为10μm的颗粒作为标准颗粒物能够有效平衡检测精度和检测感应度,一方面能够提高检测精度,另一方面能够提高检测的感应度。
结合上述实施方式,在其中一种优选的实施方式中,所述提取有效信号的方法为将采集的信号与所述散射底噪值进行对比,选取大于散射底噪值的信号作为有效信号。
将采集到的信号与之前采集到的散射底噪值进行对比,将大于散射底噪值的信号作为有效信号,使得采集到的信号更具有实用性,使得后续测量结果更具准确性。
结合上述实施方式,在其中一种优选的实施方式中,所述S3中通过阈值分析获取颗粒物个数的步骤包括:
将采集到的信号Ux与底噪值U底噪进行比较,若Ux-U底噪>0,则计数加1,若Ux-U底噪<0,则计数为零。
在本步骤中,发明人选择计数的方式优选为将信号值与底噪值进行比较,而不是将信号值读取的数字之间进行计数,这样可以消除底噪值带来的误差,即只将Ux-U底噪>0时的信号作为颗粒物进行计数,使得检测结果更为准确,提高颗粒物浓度的检测精度。
结合上述实施方式,在另一种优选的实施方式中,所述S4中颗粒物浓度的获取步骤包括:
S41:计算颗粒物的体积Vx:
其中,Vx:未知颗粒的体积;K:传感器修正系数;V10um:标准颗粒物体积;Ux:未知体积的颗粒物输出电压幅值;U10um:标准颗粒物输出电压幅值;
S42:获取流体颗粒物浓度:
获取流体流速v、检测管道横截面积S,并将一段时间t经过的颗粒个数和体积,转换成总质量m,即可通过下列公式获取到颗粒物浓度c:
本步骤中,同样包括了去除底噪值影响的考虑,使得检测结果更为精确。如上述颗粒物的计算公式中就包括了将Ux减去U底噪,以及U10um减去U底噪的因素,可以使得计算出的颗粒物体积更为接近实际值,提高流体内颗粒物浓度的计算准确度。
总质量m的计算过程如下:
单个颗粒物质量计算
m=ρ*V
这里将颗粒物默认为流体中常见的颗粒物,带入其相对的密度,即可换算得到单个颗粒物的质量。
在单个颗粒物计算的基础上进行一段时间的颗粒物质量累加即可得到当前时间段内的颗粒物总质量:
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种流体颗粒物浓度检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1:往检测设备中通入纯净的流体,获取检测设备输出的散射底噪值U底噪;
S2:往检测设备中通入待测流体,获取检测设备输出的散射信号,获取标准颗粒物的电压信号;
S3:对流体进行一定时间段内的信号采样,提取其中的有效信号,对采样得到的有效信号Ux进行阈值分析,并获取该时间段内出现的颗粒物个数;
S4:根据S3颗粒物个数,获取流体内颗粒物的浓度。
2.如权利要求1所述的流体颗粒物浓度检测方法,其特征在于,所述标准颗粒物选取颗粒物直径为10μm的颗粒,对应的电压信号为U10μm。
3.如权利要求1所述的流体颗粒物浓度检测方法,其特征在于,所述提取有效信号的方法为将采集的信号与所述散射底噪值进行对比,选取大于散射底噪值的信号作为有效信号。
4.如权利要求1所述的流体颗粒物浓度检测方法,其特征在于,所述S3中通过阈值分析获取颗粒物个数的步骤包括:
将采集到的信号Ux与底噪值U底噪进行比较,若Ux-U底噪>0,则计数加1,若Ux-U底噪<0,则计数为零。
5.如权利要求1所述的流体颗粒物浓度检测方法,其特征在于,所述S4中颗粒物浓度的获取步骤包括:
S41:计算颗粒物的体积Vx:
其中,Vx:未知颗粒的体积;K:传感器修正系数;V10um:标准颗粒物体积;Ux:未知体积的颗粒物输出电压幅值;U10um:标准颗粒物输出电压幅值;
S42:获取流体颗粒物浓度:
获取流体流速v、检测管道横截面积S,并将一段时间t经过的颗粒个数和体积,转换成总质量m,即可通过下列公式获取到颗粒物浓度c:
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