CN212228722U

CN212228722U - 一种油液碎屑及品质在线检测系统

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Publication number: CN212228722U
Application number: CN202020824079.0U
Authority: CN
Inventors: 刘佳畅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2030-05-15

Abstract

本实用新型公开了一种采用光学照相及光谱分析结合方法的油液碎屑及品质在线检测系统，同时对油液磨碎状况和品质进行在线检测。油液碎屑及品质在线检测系统采用光学方法将油液碎屑检测光路和油液品质分析光路结合起来，可同时完成对油液碎屑及品质的在线分析功能，有效地解决了传统检测方式无法同时在线检测的问题。包括油液分流引流装置、光源、通油池、光路分束器、油液颗粒探测光路、油液品质分析光路及信号处理系统。油液碎屑及品质在线检测系统可同时实现油液碎屑及品质在线检测功能的关键在于，系统采用分光光路设计，将经过油液样品池后的光束分为两束光路，利用其中一束光路进行油液品质分析，利用另一束光路进行油液碎屑检测。

Description

一种油液碎屑及品质在线检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测装置领域，尤其是油液碎屑及品质在线检测装置。

背景技术

在润滑系统和液压系统中，摩擦、磨损是影响动力机械设备工作可靠性和寿命的主要原因，由于摩擦副之间相互摩擦，在油液中产生金属颗粒，因此对油液中磨粒的检测至关重要。同时油液的总酸值、总碱值、含水、氧化等理化性能参数，也是油液品质分析中十分重要的。目前，对于油液金属颗粒的检测及其品质的检测是采用不同的设备来进行的，对金属颗粒的检测通常有光散射法、颗粒计数法、铁谱分析法、电磁法等，对油液品质的检测通常有在线式的光谱法和离线式的实验室理化分析方法，无法满足对油液状态全面在线监测的需求，因此不能够及时判断出机械设备的磨损情况及油液的老化情况，因此，设置一种小型化、功能集成式的在线检测装置是必须的。

发明内容

为了克服现有技术中无法同时对油中颗粒和油液品质进行在线检测的缺陷，本实用新型提供一种采用光学照相及光谱分析结合方法的油液碎屑及品质在线检测装置，同时对油液磨碎状况和品质进行在线检测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用光学照相及光谱分析结合方法的油液碎屑及品质在线检测装置，包括油液分流引流装置、光源、通油池、光路分束器件、油液颗粒探测光路、油液品质分析光路及信号处理系统及计算机。油液分流引流装置用于将输油管路中的油液引入传感器中；油液颗粒探测光路主要由工业相机构成，完成对油液中颗粒物的检测；油液品质分析光路由线性渐变滤光片及CCD探测器组成，利用吸收光谱法完成对油液品质的分析；信号处理系统完成对光学信号的处理。

上述的油液碎屑及品质在线检测装置，油液分流引流装置包括分油管路和蠕动泵，分油管路以一定方式与主油管路分油接口相连，蠕动泵安装在分油管路上，通过控制系统启动蠕动泵，抽取油液样品进入通油池，通油池下端连接管路至废油池，检测完成后，通油池内的油液流入废油池中。

上述的油液碎屑及品质在线检测装置，所述光源为宽谱段连续发光光源，如卤钨灯，光源所发射光束经其后面的凹面镜汇聚到小孔光阑上，经过光阑后的光束经准直透镜准直，垂直照射到通油池上。

上述的油液碎屑及品质在线检测装置，所述通油池外形为长方体，材料为石英玻璃，光程长度以适合吸收光谱分析效果为目的进行设置，前表面与光源入射光路垂直。

上述的油液碎屑及品质在线检测装置，所述光路分束器件为半透半反镜，透射光路为油液品质分析光路，反射光路为油液颗粒探测光路。

上述的油液碎屑及品质在线检测装置，所述油液品质分析光路由线性渐变滤光片及CCD探测器组成，光源发出的光束经过通油池中的油液样品选择性吸收后，经过光路分束器件后的透射光束入射到线性渐变滤光片上，经线性渐变滤光片色散，不同波长的光在空间被分布开，被CCD探测器接收探测，经信号处理后，形成光谱图。根据朗伯-比尔定律，不同物质对不同波长的光进行选择性吸收，形成吸收光谱，且吸收光谱强度与物质浓度呈正比例关系，因此通过分析探测器接收到的吸收光谱图即可分析得到油液样品中所含物质的成分及浓度信息，从而对油液的理化性质进行判断分析。

本实用新型的有益效果是，本实用新型油液碎屑及品质在线检测系统采用光学方法将油液碎屑检测光路和油液品质分析光路结合起来，可同时完成对油液碎屑及品质的在线分析功能，有效地解决了传统检测方式无法同时在线检测的问题，且针对不同的检测需求，可变换品质分析光路中检测设备的精度等级，如侧重于现场快速分析时，油液品质分析光路可采用LVF或低精度光栅所构成的色散光路形成结构紧凑便携的小型化设备；当侧重于高精度的实验室分析时，油液品质分析光路可采用高精度的色散光路，如光谱仪器等，形成精密实验室分析仪器，以满足不同的探测需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型示意图；

图中1.主输油管道，2.分油管路，3.光源，4.凹面反射镜，5.孔径光阑,6.准直透镜，7.蠕动泵，8.通油池，9.光路分束器件，10.线性渐变滤光片，11.CCD探测器，12.废油池，13.工业相机，14.嵌入式处理器，15.计算机。

具体实施方式

【实施例1】

油液碎屑及品质在线检测系统包括油液分流引流装置、光源3、通油池8、光路分束器件9、油液颗粒探测光路、油液品质分析光路及信号处理系统14及计算机15。计算机15通过嵌入式处理器14控制蠕动泵7、光源3、工业相机13及CCD探测器11的工作，并完成上层分析控制功能。油液分流引流装置由分油管路2、蠕动泵7组成，分油管路2一端与主输油管道1相接，另一端与通油池8的入口端相接，流通池8的末端通过一段管路到达废油池12，从流通池8排出的油液进入废油池12中；蠕动泵7安装于分油管路2上，位于主输油管道1和通油池8之间；凹面反射镜4位于光源3的一侧，起到聚光作用，其焦点与准直透镜6的物方焦点重合，孔径光阑5位于凹面反射镜4和准直透镜6的焦点重合处，起到抑制杂散光的作用；凹面反射镜4、光源3、孔径光阑5、准直透镜6、通油池8、光路分束器件9、线性渐变滤光片10、CCD探测器11的中心等高并位于准直光束的光轴上，且凹面反射镜4、孔径光阑5、准直透镜6的入射面、通油池8的入射面、光路分束器件9的入射面、线性渐变滤光片10的入射面、CCD探测器11的接收面均垂直于光轴；工业相机13位于光路分束器件9的反射光路中，其中心位于反射光路光轴上且接收面垂直于该光轴。

本实用新型工作时，计算机15通过嵌入式处理器14控制蠕动泵7启动将主输油管道1中的油液抽取到通油池8中；光源3启动，发出光束经凹面反射镜4会聚于孔径光阑5处，再经过准直透镜6准直为平行光束，照射到通油池8上；经过通油池8内的油液吸收后的光束经过光路分束器件9后分为透射光束和反射光束两路光束，透射光束经过线性渐变滤光片10后被CCD探测器11接收，反射光束被工业相机13接收；计算机15分别对CCD探测器11所接收到的油液吸收光谱以及工业相机13所拍摄的油液颗粒状态图片进行分析和数据处理，最终输出分析后的油液品质特性相关参数及所含颗粒物状态相关参数。

【实施例2】

经过光路分束器件9后的两束光路可以互换位置，即反射光路经过线性渐变滤光片10、CCD探测器11，进行吸收光谱分析，从而进行油液样品的品质分析；透射光路入射到工业相机13进行图像拍摄采集，进行油液所含颗粒物检测。

【实施例3】

光路分束器件9还可以是分光镜片、分光扇轮等透反射器件或装置，主要功能是将由光源发射出的经油液样品吸收后的光束分为两束，一束光路通过色散装置进行吸收光谱分析，从而进行油液样品的品质分析，另一束光路进入工业相机进行图像拍摄采集，进行油液所含颗粒物检测。

【实施例4】

CCD探测器11可以是线阵型探测器或面阵型探测器。

【实施例5】

光源3可以是卤钨灯光源，或者其他宽谱段光源。根据所进行的油液品质分析的需求选择配备响应波段的光源。

Claims

1.一种油液碎屑及品质在线检测系统，包括主输油管道（1），分油管路（2），光源（3），凹面反射镜（4），孔径光阑（5），准直透镜（6），蠕动泵（7），通油池（8），光路分束器件（9），线性渐变滤光片（10），CCD探测器（11），废油池（12），工业相机（13），嵌入式处理器（14），计算机（15），其特征在于：油液碎屑及品质在线检测系统设置有油液颗粒探测光路和油液品质分析光路两束光路，光源（3）发射出的光经过通油池（8）中的油液样品吸收后经过光路分束器件（9）后分为两束光路，一束光路通过线性渐变滤光片（10）色散后照射到CCD探测器（11）上，进行吸收光谱分析，另一束光路照射到工业相机（13）上进行图像拍摄采集。

2.根据权利要求1所述的油液碎屑及品质在线检测系统，其特征在于，油液分流引流装置包括分油管路（2）和蠕动泵（7），分油管路以焊接等方式与主输油管道（1）的分油接口相连，蠕动泵（7）安装在分油管路（2）上，通过控制系统启动蠕动泵（7），抽取油液样品进入通油池（8），通油池（8）下端连接管路至废油池（12），检测完成后，通油池（8）内的油液流入废油池（12）中。

3.根据权利要求1所述的油液碎屑及品质在线检测系统，其特征在于，所述光源（3）为宽谱段连续发光光源，如卤钨灯，光源（3）所发射光束经其后面的凹面反射镜（4）汇聚到孔径光阑（5）上，经过光阑后的光束经准直透镜（6）准直，垂直照射到通油池（8）上。

4.根据权利要求1所述的油液碎屑及品质在线检测系统，其特征在于，所述通油池（8）的外形为长方体，材料为石英玻璃，光程长度以适合吸收光谱分析效果为目的进行设置，前表面与光源入射光路垂直。

5.根据权利要求1所述的油液碎屑及品质在线检测系统，其特征在于，所述光路分束器件（9）为半透半反镜，还可以是分光镜片、分光扇轮等透反射器件或装置。

6.根据权利要求1所述的油液碎屑及品质在线检测系统，其特征在于，所述油液品质分析光路由线性渐变滤光片(10)及CCD探测器（11）组成，光源发出的光束经过通油池（8）中的油液样品选择性吸收后，经过光路分束器件（9）后的投射光束入射到线性渐变滤光片(10)上，经线性渐变滤光片(10)色散，不同波长的光在空间被分布开，被CCD探测器（11）接收探测，经信号处理后，形成光谱图。