CN206557053U - 一种油品质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油品质量检测装置包括光源、准直透镜、样品池、油样泵和散射光采集装置。通过接收被检油样中杂质颗粒的散射光确定杂质颗粒的粒径大小并对杂质颗粒进行计数，从而确定被检油样的污染程度。本实用新型公开的一种油品质量检测装置结构简单，检测结果精确可靠，自动化程度高，能够快速准确地确定汽轮机油等油类中杂质颗粒的粒径大小、数目以及粒径分布，从而快速准确地判定汽轮机油等油类的污染程度，能够对油类品质进行动态实时监测，节省了大量人力物力。

Description

一种油品质量检测装置

技术领域

本实用新型涉及质量检测领域，特别是指一种油品质量检测装置。

背景技术

工业生产生活中，往往对使用的油类的质量品质有严格要求，如电厂运行中的汽轮机油等，该类油品中的杂质需进行严格控制，使用前需对其中的污染杂质的颗粒大小和数目进行测量。现有技术中，往往采用筛分法、显微镜法、全息照相法、电感应法、沉降法等，这些方法通常需要耗费大量的人力物力，同时测量周期长，检测过程繁琐，自动化程度低，难以实现油类品质的实时监测。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种油品质量检测装置，能够准确地对油类品质进行实时测量，并具有高度自动化的特点。

基于上述目的本实用新型提供的一种油品质量检测装置，包括光源、准直透镜、样品池、油样泵和散射光采集装置；

所述光源产生的激光经过所述准直透镜聚焦后穿过所述样品池中的测量区，使得所述激光照射在所述测量区中被检油样中的杂质颗粒上产生散射光；所述被检油样经所述油样泵的输送作用流过所述样品池；所述散射光采集装置采集特定角度的所述散射光，并将采集到的所述散射光转化为电信号后将所述电信号输出至信号处理器。

所述散射光采集装置包括光阑、聚光透镜、光电探测器和采集卡，通过所述光阑的散射光经所述聚光透镜的会聚后被所述光电探测器接收，所述光电探测器将所述散射光的光信号转化为电信号后，由所述采集卡将所述电信号转化为数字信号并输出至信号处理器。

所述样品池中设置有检测区，所述检测区采用狭长设计，使得每一瞬间只有一个杂质颗粒经过所述测量区。

所述散射光采集装置采集特定角度的所述散射光的方式包括同轴采光方式和异轴采光方式。

所述同轴采光方式为：所述散射光采集装置的光轴与入射光光轴重合，所述散射光采集装置散射立体角Δθ(Δθ＝θ₂-θ₁)范围内的散射光能。

所述异轴采光方式为：所述散射光采集装置的光轴与入射光光轴不平行，所述散射光采集装置采集杂质颗粒在散射立体角Δθ(Δθ＝θ₂-θ₁)范围内散射光能。

所述光电探测器采用具有极高灵敏度的光电探测器。

所述油样泵在输送所述被检油样的同时对所述被检油样进行搅拌。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种油品质量检测装置，通过检测被检油样中杂质颗粒的散射光能实现对被检油样中杂质颗粒的粒径大小、数目和分布的检测，结构简单，检测过程精简，自动化程度高，能够快速准确地确定汽轮机油等油类中杂质颗粒的粒径大小、数目以及粒径分布，从而快速准确地判定汽轮机油等油类的污染程度，能够对油类品质进行动态实时监测，节省了大量人力物力。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种油品质量检测装置图；

图2(a)为本实用新型实施例同轴采光方法示意图；

图2(b)为本实用新型实施例异轴采光方法示意图；

图3为本实用新型实施例同轴采光系统示意图；

图4为本实用新型实施例异轴采光系统示意图；

图5为本实用新型实施例1同轴采光系统标准F-D对应关系曲线图；

图6为本实用新型实施例2异轴采光系统标准F-D对应关系曲线图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型实施例一种油品质量检测装置图，本实用新型实施例提供的一种油品质量检测装置包括光源1、准直透镜2、样品池3、油样泵4和散射光采集装置。光源1产生的激光经过准直透镜2的聚焦后穿过样品池3中的测量区，使得所述激光照射在被检油样中的杂质颗粒上产生散射光；其中，所述油样经油样泵4的输送作用流过样品池3；设置多个散射光接收装置接收不同的特定角度的散射光，所述散射光接收装置包括光阑9、聚光透镜10、光电探测器8和采集卡7。通过光阑9的散射光经对应的聚光透镜10聚焦后被光电探测器8接收，光电探测器8将所述散射光的光信号转化为电信号后，由采集卡7将所述电信号转化为数字信号并送入信号处理器6，信号处理器6对所述数字信号进行处理后，将处理结果输出至输出设备5。

准直透镜2用来将光源1产生的激光会聚，在样品池3中形成一束细小明亮的束腰，所述测量区设定在所述束腰中；

样品池3的测量区部分经过特殊设计，所述测量区的流道采用狭长设计，使得所述测量区的容积足够小，每一瞬间只有一个杂质颗粒经过所述测量区。

油样泵4在输送所述被检油样的同时对所述被检油样进行搅拌，使得被检油样中的杂质颗粒均匀地散布在被检油样中，提高检测的准确性和稳定性。由于油类属于高粘度液体，若没有该设计，被检油样难以顺利流畅地通过测量区，降低检测效率。

被检油样中的杂质颗粒经过测量区时，受到激光照射产生散射光，杂质颗粒的散射光分布与其粒径大小密切相关，粒径大小不同时，散射光的空间分布也就不同，因此设置多个散射光采集装置采集特定角度的散射光。所述散射光采集装置采集散射光的方法分为同轴采光和异轴采光，如图2(a)所示，为本实用新型实施例同轴采光方法示意图，如图2(b)所示，为本实用新型实施例异轴采光方法示意图。

如图3所示，为本实用新型实施例同轴采光系统示意图，杂质颗粒位于坐标原点O，Z轴为入射光方向，散射光采集装置的光轴与入射光光轴重合，所述同轴采光系统采集以Z轴为对称轴，在散射角由θ₁到θ₂的范围内的散射光能，杂质颗粒在散射立体角Δθ(Δθ＝θ₂-θ₁)范围内散射光能为：

其中，I₀是入射光强度，λ是光波长，r是颗粒到观察点之间的距离。i₁和i₂是散射强度函数，二者分别是波长λ、粒径D、杂质颗粒相对折射率m和散射角θ的函数，i₁＝i₁(D,m,θ,λ)，i₂＝i₂(D,m,θ,λ)，已知入射光波长λ和颗粒的相对折射率m，给定散射立体角θ₁/θ₂的数值后，即可得出该同轴采光系统的散射光能与粒径之间的标准F-D对应关系曲线(光能-粒径对应关系曲线)。

将采集到的杂质颗粒散射光能与所述标准F-D对应关系曲线进行比较，即可得出杂质颗粒的粒径大小。

如图4所示，为本实用新型异轴采光系统示意图，杂质颗粒位于坐标原点O，Z轴为入射光方向，散射光采集装置的光轴与入射光光轴不平行，采光角θ₁、θ₂偏于Z轴的同一侧，杂质颗粒在散射立体角Δθ(Δθ＝θ₂-θ₁)范围内散射光能为:

其中，I₀是入射光强度，λ是光波长，r是颗粒到观察点之间的距离。i₁和i₂是散射强度函数，二者分别是波长λ、粒径D、杂质颗粒相对折射率m和散射角θ的函数，i₁＝i₁(D,m,θ,λ)，i₂＝i₂(D,m,θ,λ)，已知入射光波长λ和颗粒的相对折射率m，给定散射立体角θ₁/θ₂的数值后，即可得出该异轴采光系统的散射光能与粒径之间的标准F-D对应关系曲线。

将采集到的杂质颗粒散射光能与所述标准F-D对应关系曲线进行比较，即可得出杂质颗粒的粒径大小。

通过光阑9的散射光经对应的聚光透镜10聚焦后被光电探测器8接收。单个杂质颗粒的散射光十分微弱，光电探测器8采用具有高灵敏度和高信噪比的探测器，能够将每一个微弱的散射光信号都检测到并且进行不失真的放大；采集卡7将光电探测器8探测并放大后的电信号转化为数字信号，传送至信号处理器6。

信号处理器6对接收到的数字信号进行处理，根据接收到的数字信号强度大小，根据数字信号强度与散射光能强度的对应关系，对比采光系统的F-D对应关系曲线，得到当前时刻被检油样中通过测量区的杂质颗粒的粒径，同时对不同粒径大小的杂质颗粒的数量分别进行计数，将不同粒径大小的杂质颗粒数据进行归类整理，待被检油样全部通过检测区后，得到被检油样中的杂质颗粒数目以及杂质粒径大小的分布情况，并将上述杂质颗粒数目以及杂质粒径大小的分布情况输出至输出设备5。

输出设备5将上述杂质颗粒数目以及杂质粒径大小的分布情况输出显示，并将其与预设的标准进行比较，当某一粒径大小的杂质颗粒数目高于预设的标准时，输出设备5发出预警。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种油品质量检测装置结构简单，检测过程精简，自动化程度高，能够快速准确地确定汽轮机油等油类中杂质颗粒的粒径大小、数目以及粒径分布，从而快速准确地判定汽轮机油等油类的污染程度，能够对油类品质进行动态实时监测，节省了大量人力物力。

实施例1：

本实用新型实施例1一种油品质量检测装置采用同轴采光系统采集所述杂质颗粒的散射光，如图5所示，为本实用新型实施例1同轴采光系统标准F-D对应关系曲线图，其中三条曲线分别代表不同折射率的杂质颗粒的散射光能随颗粒粒径大小的变化而发生的改变。本实用新型实施例1一种油品质量检测装置通过检测被检油样中的杂质颗粒的散射光能，对比所述本实用新型实施例1同轴采光系统标准F-D对应关系曲线图与实际测得的杂质颗粒的散射光能，对所述杂质颗粒进行统计并归类，得出被检油样中的杂质颗粒粒径分布及数量分布，从而得出被检油样的污染程度；对被检油样进行多次重复测量以提高测量准确性，降低测量统计误差，并由输出设备输出结果；当被检油样的污染程度高于预设的值时，输出设备发出预警。

实施例2：

本实用新型实施例2一种油品质量检测装置采用多个异轴采光系统采集所述杂质颗粒的散射光，如图6所示，为本实用新型实施例2异轴采光系统标准F-D对应关系曲线图，其中三条曲线反映了相同折射率的杂质颗粒的散射光以不同角度接收时接收到的散射光能随杂质颗粒粒径变化而发生的改变。将散射光采集装置以某一角度采集到的杂质颗粒散射光能与标准F-D对应关系曲线图中对应角度的曲线图进行对比，对所述杂质颗粒进行统计并归类，得出被检油样中的杂质颗粒粒径分布及数量分布；将以其他角度采集到的数据以相同的方式进行统计归类，多个角度下得出的杂质颗粒粒径分布和数量分布数据取平均值，得出被检油样的污染程度，由输出设备输出结果；当被检油样的污染程度高于预设的值时，输出设备发出预警。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油品质量检测装置，其特征在于，包括光源、准直透镜、样品池、油样泵和散射光采集装置；

所述光源产生的激光经过所述准直透镜聚焦后穿过所述样品池中的测量区，使得所述激光照射在所述测量区中被检油样中的杂质颗粒上产生散射光；所述被检油样经所述油样泵的输送作用流过所述样品池；所述散射光采集装置采集特定角度的所述散射光，并将采集到的所述散射光转化为电信号后将所述电信号输出至信号处理器。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述散射光采集装置包括光阑、聚光透镜、光电探测器和采集卡，通过所述光阑的散射光经所述聚光透镜的会聚后被所述光电探测器接收，所述光电探测器将所述散射光的光信号转化为电信号后，由所述采集卡将所述电信号转化为数字信号并输出至信号处理器。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述样品池中设置有检测区，所述检测区采用狭长设计，使得每一瞬间只有一个杂质颗粒经过所述测量区。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述散射光采集装置采集特定角度的所述散射光的方式包括同轴采光方式和异轴采光方式。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述同轴采光方式为：所述散射光采集装置的光轴与入射光光轴重合，所述散射光采集装置采集杂质颗粒在散射立体角Δθ范围内的散射光能。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述异轴采光方式为：所述散射光采集装置的光轴与入射光光轴不平行，所述散射光采集装置采集杂质颗粒在散射立体角Δθ范围内散射光能。

7.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述光电探测器的灵敏度满足：能够将每一个微弱的散射光信号都检测到并且进行不失真的放大。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述油样泵在输送所述被检油样的同时对所述被检油样进行搅拌。