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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Partikelzahl
in einem Ölvolumen,
wobei man mittels einer optischen Messeinrichtung im Öl eingeschlossene
Partikel erfasst.
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Außerdem betrifft
die Erfindung eine Sensorvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Zur
Bewertung oder Kontrolle der Qualität eines Öls, beispielsweise eines Hydraulik-
oder Schmieröls,
ist die Bestimmung der Anzahl von in einem bestimmten Ölvolumen
eingeschlossenen Partikeln von grundlegender Bedeutung. Dadurch
gewinnt man Informationen über
den Zustand des Öls.
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Bei
den Partikeln handelt es sich häufig
um feste Verunreinigungen, die zum Beispiel durch Abnutzung von
mit dem Öl
in Kontakt stehenden Teilen eines Hydrauliksystems entstehen und
die vom Öl mitgeführt werden.
Mit zunehmender Anzahl derartiger Verunreinigungen wächst die
Gefahr der Beschädigung
des Systems.
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Darüber hinaus
kann es sich bei den Partikeln um nichtfeste Verunreinigungen handeln
in Form eingelagerter disperser Phasen wie zum Beispiel Wassertropfen
oder in Form von im Öl
eingeschlossenen Gasblasen. Die Anzahl dieser Partikel wächst üblicherweise
ebenfalls mit dem Alter des Öls,
beispielsweise in Folge von Undichtigkeiten der Anlage.
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Verunreinigungen
können
auch in Form von organischen Substanzen vorliegen, zum Beispiel
als Abriebe von Dichtungen, insbesondere O-Ringen, oder auch als
Lackpartikel oder disperse Phasen von Kraftstoffen.
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Es
sind Partikelzähler
zur Bestimmung der Partikelzahl bekannt, die auf Basis der Extinktion
von Licht im Ölvolumen
arbeiten. Diese Zähler
weisen eine optische Messeinrichtung auf, die eine Lichtquelle,
beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Laserlichtquelle, sowie
einen Fotodetektor umfasst, wobei sich das zu untersuchende Öl zwischen
Lichtquelle und Fotodetektor befindet. Wenn ein im Öl mitgeführtes Partikel
den Lichtweg zwischen Lichtquelle und Fotodetektor durchquert, vermindert
sich dadurch die vom Fotodetektor erfasste Lichtintensität. Üblicherweise
umfasst ein solcher Partikelzähler eine
Auswerteelektronik, die anhand der Abdunklung des Fotodetektors
die Anzahl der Partikel, eventuell auch deren Größenverteilung, bestimmt. Man
kann aber auf Basis des Extinktionsverfahrens lediglich die Anzahl
und die Größe der Partikel
erfassen, gewinnt aber keine weiteren Informationen über den
Zustand des Öls.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Sensorvorrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass damit der
Zustand des Öls
genauer kontrolliert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, dass
man die Partikel anhand einer oder mehrerer physikalischer Materialeigenschaften
unterscheidet, die mit mindestens einer Sonde erfassbar sind.
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Erfindungsgemäß nutzt
man eine oder mehrere physikalische Eigenschaften der Partikel zu
deren Unterscheidung. Auf diese Weise wird die mittels der optischen
Messeinrichtung erfassbare und mittels einer Auswerteelektronik
bestimmbare Partikelanzahl um die Information ergänzt, um
was für
eine Art von Partikel es sich handelt. Dadurch ist der Zustand des Öls genauer
kontrollierbar.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, die Partikel in feste Verunreinigungen und
nichtfeste Verunreinigungen zu unterscheiden. Feste Verunreinigungen
können
beispielsweise in Folge einer Abnutzung von Teilen des Hydrauliksystems
entstehen oder zum Beispiel auch durch Eintragungen in das Hydrauliksystem
von außen.
Nichtfeste Verunreinigungen können
beispielsweise durch Undichtigkeiten entstehen. Die Unterscheidung
zwischen festen und nichtfesten Verunreinigungen gibt die Möglichkeit, bei
zunehmender Gesamtpartikelanzahl die Ursache der Qualitätsänderung
des Öls
zu spezifizieren und gegebenenfalls Wartungsmaßnahmen, beispielsweise ein Ölaustausch,
oder Reparaturmaßnahmen durchzuführen. Eine
hohe Anzahl nichtfester Verunreinigungen kann auch ein Hinweis sein
für eine
falsche Positionierung des Sensors innerhalb des Hydrauliksystems.
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Grundlage
für die
Unterscheidung ist eine physikalische Materialeigenschaft der Partikel,
die von einer Sonde erfassbar ist. Hierbei ist es möglich, dass
man die Partikel anhand einer physikalischen Materialeigenschaft
in mehrere Kategorien unterteilt. Es kann auch vorgesehen sein,
dass man mehrere Materialeigenschaften zusammenfasst für eine bestimmte
Kategorie.
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Günstig ist
es, wenn man die Partikel anhand ihrer relativen magnetischen Permeabilität unterscheidet.
Bei der relativen magnetischen Permeabilität handelt es sich um eine physikalische
Materialeigenschaft, die eine besonders einfache und zuverlässige Weise
der Unterscheidung ermöglicht.
Die magnetische Permeabilität
ist ein Maß für die Durchlässigkeit
von Materie für
magnetische Felder. Für
die meisten Stoffe (wie zum Beispiel Luft) beträgt die Permeabilität ungefähr 1. Für Eisen
beispielsweise ist die Permeabilität jedoch wesentlich höher. Anhand
ihrer relativen magnetischen Permeabilität lassen sich die im Öl vorhandenen
Partikel somit deutlich voneinander unterscheiden.
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Bevorzugt
unterscheidet man zwischen Ferromagnetika und Nichtferromagnetika.
Eine derartige Unterscheidung ist beispielsweise auf einfache Weise
anhand der relativen Permeabilität
durchführbar, die
für die
genannten Kategorien sehr unterschiedliche Werte aufweist. Ferromagnetika
weisen eine mehr als tausendfach größere relative magnetische Permeabilität auf als
Nichtferromagnetika. Dies ermöglicht
es beispielsweise, Eisenpartikel von Luftblasen oder Wassertropfen
zu unterscheiden.
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Es
ist von Vorteil, wenn man die relative magnetische Permeabilität anhand
der Änderung
der Induktivität
einer induktiven Sonde erfasst, denn dies ist auf konstruktiv einfache
Weise möglich.
So kann die induktive Sonde als Spule ausgestaltet sein, die von
Strom durchflossen wird. Die stromdurchflossene Spule erzeugt ein
Magnetfeld, dessen Stärke
abhängig
ist von der magnetischen Permeabilität der die Spule umgebenden
Materie. Kommt ein Partikel oder eine disperse Phase in die Nachbarschaft
der Spule, so ändert
sich deren Induktivität,
d.h. deren Fähigkeit,
bei einer Stromänderung
eine elektrische Spannung zu induzieren. Die Größe der Änderung der Induktivität der Sonde
ist dann ein Maß für den Betrag
der relativen Permeabilität
des Partikels und, sofern das Magnetfeld homogen ist, auch ein Maß für die Größe des Partikels.
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Besonders
günstig
ist es, wenn man die Partikel anhand ihrer relativen Dielektrizitätskonstante unterscheidet.
Bringt man einen elektrisch nichtleitenden Stoff in das elektrische
Feld eines Kondensators, so ändert
sich dessen Kapazität
um einen materialabhängigen
Faktor, die relative Dielektrizitätskonstante. Für viele
nichtleitende Stoffe liegt die relative Dielektrizitätskonstante
im Bereich von 1 bis 5, für Wasser
beträgt
sie jedoch ungefähr
80, wohingegen sie für
Luft ungefähr
1 beträgt.
Anhand ihrer relativen Dielektrizitätskonstante lassen sich somit
im Öl vorhandene
nichtleitende Partikel und Phasen deutlich voneinander unterscheiden.
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Bevorzugt
unterscheidet man bei den im Öl vorhandenen
Partikel zwischen Wassertropfen, Gasblasen und/oder organischen
Verunreinigungen. Diese Unterscheidung kann man beispielsweise anhand der
relativen Dielektrizitätskonstante
vornehmen, deren Wert für
Wasser im Vergleich zu Gasen besonders hoch ausfällt, wobei sich der Wert für Gase vom Wert
für organische
Verunreinigungen unterscheidet.
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Günstig ist
es, wenn man die relative Dielektrizitätskonstante anhand der Änderung
der Kapazität
einer kapazitiven Sonde erfasst, denn dies ist auf konstruktiv einfache
Weise möglich.
Beispielsweise kann die kapazitive Sonde als Kondensator ausgestaltet
sein, an dessen Elektroden eine elektrische Span nung angelegt wird.
Zwischen den Elektroden baut sich dann ein elektrisches Feld auf.
Kommen nichtleitende Partikel oder Phasen in die Nachbarschaft der
Elektroden und damit in den Bereich des elektrischen Feldes, so ändert sich
die Kapazität
des Kondensators, d.h. dessen Fähigkeit,
elektrische Ladung zu speichern. Die Größe der Änderung der Kapazität der Sonde
ist ein Maß für den Betrag
der relativen Dielektrizitätskonstante
der Partikel und, sofern das elektrische Feld homogen ist, auch
ein Maß für die Größe der Partikel
bzw. Phasen.
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Vorzugsweise
stattet man mindestens eine Sonde als kapazitive oder induktive
Sonde aus und erfasst die Änderung
der Resonanzfrequenz eines elektromagnetischen Schwingkreises, in
den die mindestens eine Sonde geschaltet ist. Die Resonanzfrequenz
ist von der Induktivität
einer induktiven Sonde sowie von der Kapazität einer kapazitiven Sonde abhängig. Nähert sich
der induktiven oder kapazitiven Sonde ein Partikel, so hat dies
eine Änderung
von deren Induktivität
bzw. Kapazität
zur Folge und damit auch eine Änderung
von der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Die Frequenzänderung
hängt folglich
von der Materialeigenschaft des Partikels ab, die auf diese Weise
besonders einfach erfassbar ist.
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Wie
bereits erwähnt,
betrifft die Erfindung auch eine Sensorvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Sensorvorrichtung umfasst eine optische Messeinrichtung zum
Erfassen von im Öl
eingeschlossenen Partikeln und eine Auswerteelektronik. Bei einer
derartigen Sensorvorrichtung wird die eingangs erwähnte Aufgabe
dadurch gelöst,
dass die Sensorvorrichtung mindestens eine mit der Auswerteelektronik
gekoppelte Sonde aufweist zur Erfassung einer oder mehrerer physikalischer
Materialeigenschaften der Partikel.
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Wie
bereits erläutert,
ist es von Vorteil, wenn man die von der optischen Messeinheit erfassten Partikel
oder Phasen anhand einer oder mehrerer physikalischer Materialeigenschaften
unterscheidet, denn das gibt die Möglichkeit einer genaueren Kontrolle
des Ölzustandes.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
umfasst hierfür
mindestens eine Sonde zum Erfassen einer Materialeigenschaft sowie eine
mit der Sonde gekoppelte Auswerteelektronik. Dadurch kann der Auswerteelektronik
von der Sonde ein Signal bereitgestellt werden, anhand dessen die Partikel
von der Auswerteelektronik unterscheidbar sind.
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Die
Auswerteelektronik kann außerdem
mit einem Fotodetektor der optischen Messeinheit gekoppelt sein,
die zur Bestimmung der Anzahl der Partikel zum Einsatz kommt. Dies
hat den Vorteil, dass Partikelzählung
und Partikelunterscheidung von derselben Auswerteeinheit durchführbar sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Partikelunterscheidung
mit der Partikelzählung
korreliert ist. Beispielsweise kann die Partikelunterscheidung innerhalb
einer gewissen Zeit vor oder nach dem Erfassen der Partikel mittels
der optischen Messeinheit erfolgen. Dadurch ist die Gefahr von Auswertefehlern
verringerbar. Die Auswerteelektronik kann hierfür ein zeitliches Korrelatorglied
aufweisen. Dies gibt die Möglichkeit,
Partikel mit unterschiedlichen Materialeigenschaften zu unterscheiden
und jeweils zu zählen.
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Günstig ist
es, wenn die Sensorvorrichtung eine induktive Sonde aufweist zur
Erfassung der relativen magnetischen Permeabilität der Partikel. Wie bereits erläutert, ist
die relative magnetische Permeabilität eine physikalische Materialeigenschaft,
anhand derer die Partikel in magnetische und nichtmagnetische Materialien,
insbesondere in ferromagnetische und nichtferromagnetische Materialien,
unterscheidbar sind.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Sensorvorrichtung eine
kapazitive Sonde aufweist zur Erfassung der relativen Dielektrizitätskonstante der
Partikel. Es wurde voranstehend bereits darauf hingewiesen, dass
die relative Dielektrizitätskonstante
eine physikalische Materialeigenschaft ist, anhand derer die Partikel
nach der Fähigkeit,
die Kapazität
eines elektrischen Kondensators zu ändern, unterscheidbar sind.
Insbesondere sind auf diese Weise nichtpolare Partikel von polaren
Partikeln wie im Öl eingelagerte
Wassertropfen, unterscheidbar. Auch sind zum Beispiel im Öl eingeschlossene
Luftblasen detektierbar.
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Bevorzugt
umfasst die Sensorvorrichtung eine Trägerplatine, die einen Messabschnitt
aufweist, an dem die mindestens eine Sonde angeordnet ist, und günstigerweise
auch einen Auswerteabschnitt, an dem die Auswerteelektronik angeordnet
ist. Der Einsatz einer Trägerplatine
ist konstruktiv besonders einfach und erlaubt eine kostengünstige Herstellung der
Sensorvorrichtung. Die mindestens eine Sonde und die Auswerteelektronik
können
gemeinsam auf einer kompakten Trägerplatine
angeordnet sein.
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Eine
vorteilhafte Sensorvorrichtung umfasst ein Behältnis, das zu untersuchendes Öl aufnimmt, und
der Messabschnitt der Trägerplatine
ist am oder im Öl
aufnehmenden Behältnis
angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zu untersuchende Öl am Messabschnitt,
an dem die mindestens eine Sonde angeordnet ist, entlang strömt. Dies erlaubt
einen kontinuierlichen Betrieb der Sensorvorrichtung dergestalt,
dass laufend Öl
am Messabschnitt entlang strömt
und die optische Messeinrichtung und der mindestens eine zusätzliche
Sensor im Öl
vorhandene Partikel erfassen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
ist mindestens eine Sonde als Spule ausgestaltet, deren Wicklungen
auf einem Substrat festgelegt sind. Wie bereits erläutert, ist
mittels der Spule die relative Permeabilität der Partikel erfassbar. Das
Substrat kann auf der Trägerplatine
festgelegt sein. Vorzugsweise ist das Substrat optisch transparent.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Trägerplatine selbst das Substrat
ausbildet, d.h. dass die Spule unmittelbar auf der Trägerplatine
angeordnet ist.
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Bevorzugt
ist mindestens eine Sonde als Kondensator ausgestaltet, dessen Elektroden
auf einem Substrat festgelegt sind. Mittels des Kondensators ist
die relative Dielektrizitätskonstante
der Partikel erfassbar. Das Substrat kann auf der Trägerplatine
festgelegt sein. Vorzugsweise ist das Substrat optisch transparent.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Trägerplatine selbst das Substrat
ausbildet, d.h. dass der Kondensator unmittelbar auf der Trägerplatine
angeordnet ist.
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Günstig ist
es, wenn die Elektroden des Kondensators als zwei nebeneinander
angeordnete und ineinander greifende Kammelektroden ausgestaltet sind.
Insbesondere kann es sich bei dem Kondensator um einen sogenannten
Interdigitalkondensator handeln.
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Von
Vorteil ist es, wenn mindestens eine Sonde in Dünnschichttechnologie gefertigt
ist, denn dies ermöglicht
eine kompakte Bauweise und eine kostengünstige Herstellung der Sensorvorrichtung.
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Als
besonders günstig
hat es sich erwiesen, wenn mindestens eine Sonde als Spule oder
als Kondensator ausgebildet und in einen elektromagnetischen Schwingkreis
geschaltet ist, der mit der Auswerteelektronik verbunden ist. Dadurch
kann der Auswerteelektronik auf besonders einfache Weise Information über die
von der Sonde erfassbare physikalische Materialeigenschaft bereitgestellt
werden. Wie bereits erläutert,
ist die Resonanzfrequenz des Schwingkreises von der Induktivität der Spule
und der Kapazität
des Kondensators abhängig,
und diese Eigenschaften sind wiederum von den Materialeigenschaften
der die Spule bzw. den Kondensator umgebenden Partikeln und Phasen
abhängig.
Nähern
sich die Partikel der Spule und/oder dem Kondensator, so ändert sich
die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, und diese Frequenzänderung
ist von der Auswerteelektronik registrierbar, etwa mittels eines
handelsüblichen
FM-Detektors (Frequenzdemodulationsdetektor). Vorzugsweise beträgt die Resonanzfrequenz
des Schwingkreises etwa 100 MHz.
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Bevorzugt
weist das Öl
aufnehmende Behältnis
der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung eine
vom Öl
durchströmbare
Messkapillare auf. Dies gibt beispielsweise die Möglichkeit,
die Messkapillare in ein Hydrauliksystem zu integrieren, wobei die Messkapillare
in Strömungsverbindung
mit den von Öl
durchströmten
Bereichen des Systems bringbar ist. Durch die Messkapillare kann
das zu untersuchende Öl
hindurch strömen,
so dass das erfindungsgemäße Verfahren
auf einfache Weise kontinuierlich betrieben werden kann.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Messkapillare als Nut in einer Seitenfläche des
Behältnisses ausgestaltet
ist, wobei die Nut von der Trägerplatine bedeckt
ist. Auf diese Weise ist die Messkapillare besonders einfach und
kostengünstig
herstellbar. Der die Nut bedeckende Abschnitt der Trägerplatine
kann hierbei der Messabschnitt sein. Auf diese Weise kann die mindestens
eine Sonde mit dem die Kapillare durchströmenden Öl in Kontakt treten.
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Bevorzugt
ist das Behältnis
im Bereich der optischen Messeinrichtung aus einem optisch transparenten
Material, insbesondere aus Quarzglas, gefertigt. Dies ermöglicht eine
einfache Bauweise der Sensorvorrichtung, bei der die optische Messeinrichtung
außerhalb
des Behältnisses
anordnenbar ist.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen
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1:
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
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2:
eine Schnittansicht der Sensorvorrichtung längs der Linie 2-2 in 1.
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In
der Zeichnung ist schematisch eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte
Sensorvorrichtung dargestellt. Sie umfasst ein ölaufnehmendes qua derförmiges Behältnis 12,
das eine Nut 14 aufweist. Durch die Nut 14 strömt kontinuierlich
zu untersuchendes Öl 15 hindurch.
Die Nut 14 ist hierbei in die untere Seitenfläche 16 des
Behältnisses 12 eingeformt
und von einer Trägerplatine 18 bedeckt,
auf der das Behältnis 12 mit
seiner unteren Seitenfläche 16 bündig aufliegt.
Von der Nut 14 und der Oberseite 19 der Trägerplatine 18 wird
eine Messkapillare 20 definiert. Die Messkapillare 20 steht über einen
Zulauf 21 und einen Ablauf 22 mit einem an sich
bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Hydrauliksystem
in Strömungsverbindung und
wird vom Öl 15 durchströmt.
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Im Öl 15 sind
Partikel 24 eingeschlossen, die als feste Verunreinigungen 25 vorliegen
oder als nichtfeste Verunreinigungen, beispielsweise als eingelagerte
Wassertropfen 26 oder als Gasblasen 27.
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An
den Seitenflächen 28 bzw. 29 des
Behältnisses 12 sind
ein elektrisches Leuchtelement in Form einer Leuchtdiode 30 bzw.
ein Fotodetektor 32 angeordnet. Die Leuchtdiode 30 ist
auf der Trägerplatine 18 festgelegt
und wird in bekannter Weise von einer Betriebsspannung versorgt.
Die Messkapillare 20 ist zwischen der Leuchtdiode 30 und
dem Fotodetektor 32 so ausgerichtet, dass das Öl 15 die
Messkapillare 20 längs
des Lichtweges durchströmt.
Die Leuchtdiode 30 und der Fotodetektor 32 bilden
eine optische Messeinrichtung 33 aus, mittels derer im Öl 15 eingeschlossene
Partikel 24 erfasst werden. Im Bereich der optischen Messeinrichtung 33 ist
das Behältnis 12 aus
optisch transparentem Quarzglas gefertigt.
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Der
Fotodetektor 32 ist über
eine Signalleitung 34 mit einer Auswerteelektronik 36 verbunden, die
an einem Auswerteabschnitt 37 der Trägerplatine 18 angeordnet
ist. Darüber
hinaus weist die Trägerplatine 18 einen
Messabschnitt 38 auf, auf dem das Behältnis 12 mit der Nut 14 aufliegt.
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An
dem Teil des Messabschnitts 38, der die Nut 14 bedeckt,
ist eine induktive Sonde 40 angeordnet. Auf diese Weise
kann das Öl 15 in
der Messkapillare 20 an der induktiven Sonde 40 vorbeiströmen. Die
induktive Sonde 40 ist als in Dünnschichttechnologie gefertigte
Spule 41 ausgestaltet, deren Wicklungen 42 auf
einem Substrat festgelegt sind, das im Messabschnitt 38 auf
der Trägerplatine 18 angeordnet
ist.
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Die
Spule 41 ist in einen ersten elektromagnetischen Schwingkreis 44 geschaltet,
der über
eine Signalleitung 46 mit der Auswerteelektronik 36 verbunden
ist.
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Zusätzlich zur
induktiven Sonde 40 ist an dem die Nut 14 bedeckenden
Teil des Messabschnitts 38 eine kapazitive Sonde 50 angeordnet,
die der induktiven Sonde 40, bezogen auf die Strömungsrichtung
des Öls 15,
nachgeordnet ist. Die kapazitive Sonde 50 ist als in Dünnschichttechnologie gefertigter
Kondensator 51 ausgestaltet, dessen Elektroden als nebeneinander
angeordnete und ineinander greifende Kammelektroden 52 ausgestaltet sind.
Die Kammelektroden 52 sind auf einem Substrat festgelegt,
das im Messabschnitt 38 auf der Trägerplatine 18 angeordnet
ist.
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Der
Kondensator 51 ist in einen zweiten elektromagnetischen
Schwingkreis 54 geschaltet, der über eine Signalleitung 56 mit
der Auswerteelektronik 36 verbunden ist.
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Mittels
der Sensorvorrichtung 10 kann die Anzahl der Partikel 24 im Öl 15 bestimmt
werden, wobei es möglich
ist, die Partikel 24 anhand physikalischer Materialeigenschaften
zu unterscheiden, wie im Folgenden erläutert wird.
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Wenn
ein im Öl 15 eingeschlossenes
Partikel 24 den Lichtweg zwischen der Leuchtdiode 30 und dem
Fotodetektor 32 durchquert, führt dies zu einer Verdunklung
in Form einer Verringerung der vom Fotodetektor 32 erfassten
Lichtintensität.
Der Fotodetektor 32 stellt der Auswerteelektronik 36 über die
Signalleitung 34 ein entsprechendes Signal bereit. Anhand
der Stärke
der Verdunklung und der Abfolge von Verdunklungen bestimmt die Auswerteelektronik in
an sich bekannter und deswegen nicht näher erläuterter Weise die Anzahl der
Partikel 24 und auch deren Größenverteilung in einem bestimmten Ölvolumen,
das durch die Messkapillare 20 hindurch gepumpt wird. Zur
Bestimmung des Ölvolumens,
das innerhalb einer gewissen Zeit die Messkapillare 20 durchströmt, kann
der Volumenstrom des zu untersuchenden Öls gemessen werden. Hierzu
kann beispielsweise ein an sich bekannter und deshalb in der Zeichnung
nicht dargestellter Zahnradmessmotor zum Einsatz kommen.
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Mittels
der Spule 41 wird gleichzeitig eine physikalische Materialeigenschaft
der Partikel 24, nämlich
deren relative magnetische Permeabilität, erfasst. Ein im Öl 15 eingeschlossenes
Partikel 24, welches zusammen mit dem Öl 15 an der Spule 41 vorbeiströmt, bewirkt
eine Änderung
der Induktivität der
Spule 41. Insbesondere haben Partikel 24, die aus
einem Material bestehen, das eine hohe relative magnetische Permeabilität aufweist,
wie zum Beispiel Ferromagnetika, eine große Änderung der Induktivität der Spule 41 zur
Folge. Da die Spule 41 in den elektromagnetischen Schwingkreis 44 geschaltet
ist, bewirkt die Veränderung
der Induktivität
eine Änderung
der Resonanzfrequenz des elektromagnetischen Schwingkreises. Diese
Veränderung
wird von der Auswerteelektronik 36 über die Signalleitung 46 erfasst.
Auf Basis der Veränderung
unterscheidet die Auswerteelektronik 36 die von der optischen
Messeinrichtung 33 erfassten Partikel 24 in magnetische und
nichtmagnetische Partikel, insbesondere in Ferromagnetika und Nichtferromagnetika.
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Zur
zeitlichen Abstimmung der induktiven Partikelunterscheidung mit
der optischen Partikelzählung
weist die Auswerteelektronik 46 ein zeitliches Korrelatorglied 60 auf.
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Mittels
des Kondensators 51 wird eine weitere physikalische Materialeigenschaft
der Partikel 24, nämlich
deren relative Dielektrizitätskonstante,
erfasst. Ein im Öl 15 eingeschlossenes
elektrisch nichtleitendes Partikel 24 ändert aufgrund seiner relativen Dielektrizitätskonstante
die Kapazität
des Kondensators 51. Die Größe der Änderung ist hierbei ein Maß für die Größe der relativen
Dielektrizitätskonstante. Während im Öl 15 eingeschlossene
Wassertropfen 26 eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante
aufweisen, weisen im Öl
eingeschlossene Gasblasen 27 eine gegenüber dem Öl 15 verminderte Dielektrizitätskonstante
auf. Die Änderung
der Kapazität
des Kondensators 51 wird mittels des elektromagnetischen
Schwingkreises 54, in den der Kondensator 51 geschaltet ist,
erfasst. Die Änderung
der Kapazität hat
eine Änderung
der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 54 zur Folge, die
von der Auswerteelektronik 36 über die Signalleitung 56 erfasst
wird. Auf Basis der Größe der Veränderung
unterscheidet die Auswerteelektronik 36 die von der optischen
Messeinrichtung 33 erfassten Partikel 24 anhand
ihrer relativen Dielektrizitätskonstante.
Dies ermöglicht
es insbesondere, Wassertropfen 26 von Gasblasen 27 zu
unterscheiden. Die Auswerteelektronik 36 kann die optische
Partikelzählung
und die kapazitive Partikelunterscheidung mittels des Korrelatorglieds 60 zeitlich
aufeinander abstimmen.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 10 ist
es möglich,
die Partikelanzahl in einem Ölvolumen
zu bestimmen und die Partikel anhand einer oder mehrerer physikalischer
Materialeigenschaften zu unterscheiden. Dadurch ist es möglich, den
Zustand des Öls
genauer zu kontrollieren.