JP2022175753A - measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定装置に関する。 The present invention relates to measuring devices.
特許文献1には、受光部で変換した電気信号を第1の倍率で増幅して生成した信号である粒子検出信号と、受光部で変換した電気信号を第1の倍率より小さい第2の倍率で増幅して生成した信号である気泡検出信号とに基づいて、液体の汚染度を測定するための信号を生成する測定装置が開示されている。
特許文献1に記載の発明では、1つの発光素子から照射された光を2つの受光素子で受光するため、2つの受光素子に光を均等に当てる必要がある。しかしながら、測定装置を建設機械に設けて高温下で動作させる場合には、発光素子や受光素子の取付基板等が熱変形することで、2つの受光素子に光が均等に当たらなくなり、汚染度が測定できなくなるおそれがある。
In the invention described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる測定装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus capable of reliably measuring the degree of contamination even when a light emitting element or a light receiving element is misaligned.
上記課題を解決するために、本発明に係る測定装置は、例えば、内部を液体が通過する配管であって、少なくとも一部が光透過性の材料で形成された配管と、前記配管を通過する前記液体に光を連続して照射する第1発光素子と、前記第1発光素子に隣接して設けられた第2発光素子と、前記第1発光素子及び前記第2発光素子が設けられた第1基板と、を有する光照射部と、前記第1発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第1受光素子と、前記第1受光素子に隣接して設けられており、前記第1発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第2受光素子と、前記第1受光素子及び前記第2受光素子が設けられた第2基板と、を有する受光部と、前記第1基板及び前記第2基板が設けられている筐体と、前記受光部からの出力信号に基づいて、前記液体の汚染度を測定するための信号を生成する汚染度測定部と、を備え、前記筐体には孔が設けられており、当該孔には前記配管が挿入されており、前記第1発光素子と前記第1受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、前記第2発光素子と前記第2受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、前記第1発光素子の光軸は、前記第1受光素子の光軸と略一致し、前記第2発光素子の光軸は、前記第2受光素子の光軸と略一致することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the measuring device according to the present invention includes, for example, a pipe through which a liquid passes, at least a part of which is formed of a light-transmitting material, and a pipe that passes through the pipe. a first light emitting element for continuously irradiating the liquid with light; a second light emitting element provided adjacent to the first light emitting element; and a second light emitting element provided with the first light emitting element and the second light emitting element. a light irradiation unit having a substrate; a first light receiving element for continuously receiving light emitted from the first light emitting element and passing through the liquid; and adjacent to the first light receiving element. a second light-receiving element for continuously receiving light emitted from the first light-emitting element and passing through the liquid; and the first light-receiving element and the second light-receiving element. a light receiving unit having a second substrate; a housing in which the first substrate and the second substrate are provided; a contamination degree measuring unit that generates a signal, the housing is provided with a hole, the pipe is inserted into the hole, and the first light emitting element and the first light receiving element are and the second light emitting element and the second light receiving element are arranged with the pipe interposed therebetween, and the optical axis of the first light emitting element is aligned with the first light receiving element and the optical axis of the second light emitting element substantially coincides with the optical axis of the second light receiving element.
本発明に係る測定装置によれば、第1発光素子と第1受光素子及び第2発光素子と第2受光素子とは、それぞれ配管を挟んで配置されており、第1発光素子の光軸と第1受光素子の光軸とが略一致し、第2発光素子の光軸と第2受光素子の光軸とが略一致する。これにより、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる。 According to the measuring device according to the present invention, the first light emitting element and the first light receiving element and the second light emitting element and the second light receiving element are arranged with the pipe interposed therebetween, and the optical axis of the first light emitting element and the The optical axis of the first light receiving element substantially coincides, and the optical axis of the second light emitting element substantially coincides with the optical axis of the second light receiving element. As a result, the degree of contamination can be reliably measured even if the positions of the light-emitting element and the light-receiving element are misaligned.
前記汚染度測定部は、前記第1受光素子からの出力信号と前記第2受光素子からの出力信号との差分に基づいて前記液体の汚染度を測定してもよい。これにより、気泡の影響を除去して汚染度を測定することができる。 The contamination level measurement section may measure the contamination level of the liquid based on a difference between an output signal from the first light receiving element and an output signal from the second light receiving element. This makes it possible to measure the degree of contamination while removing the effects of air bubbles.
本発明によれば、発光素子や受光素子の位置ずれが発生しても確実に汚染度を測定することができる。 According to the present invention, the degree of contamination can be reliably measured even if the positions of the light-emitting element and the light-receiving element are misaligned.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の測定装置は、建設機械、油圧機器等の、液体を用いて所望の動作を行う装置の所望の位置に設けられ、液体の汚染度を測定するものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The measuring device of the present invention is provided at a desired position of a device that performs a desired operation using liquid, such as construction machinery and hydraulic equipment, and measures the degree of contamination of the liquid.
図1は、測定装置1の概略を示す断面図である。なお、図1では、断面を示すハッチングを一部省略する。測定装置1は、主として、光照射部10と、受光部20と、筐体30と、配管39とを有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the outline of the
光照射部10は、主として、2つの発光素子11と、発光素子11が設けられた基板15とを有する。2つの発光素子11は隣接して設けられている。発光素子11は、例えば、LEDであり、配管39内に光を照射する。
The
受光部20は、主として、2つの受光素子21と、受光素子21が設けられた基板25とを有する。受光素子21は、例えばフォトダイオード(PD)であり、光の照射による透過光を検出する。
The
発光素子11と受光素子21とは、配管39を挟んで配置されている。また、発光素子11の光軸ax1は、受光素子21の光軸ax2と略一致する。
The
以下、上流側の発光素子11及び受光素子21を発光素子11a及び受光素子21aとし、下流側の発光素子11及び受光素子21を発光素子11b及び受光素子21bとする。そして、発光素子11aの光軸ax1は、受光素子21aの光軸ax2と略一致し、発光素子11bの光軸ax1は、受光素子21bの光軸ax2と略一致する。
Hereinafter, the
なお、図1では、発光素子11の光軸ax1は受光素子21の光軸ax2と一致しているが、光軸ax1と光軸ax2とは一致していなくてもよく、光軸ax1と光軸ax2とが微小量だけずれていてもよい。
In FIG. 1, the optical axis ax1 of the
配管39は、少なくとも一部が光透過性の材料で形成されており、測定対象である油、水等の液体が内部を通過する。配管39の光透過性材料で形成された部分に対し、一方から発光素子11が光を照射し、反対側で受光素子21が光を受光する。
At least a part of the
なお、配管39は全体が光透過性の材料で形成されたものであってもよいし、一部に光を導入及び導出するための窓が形成されたものであってもよい。図1では、配管39は、全体が光透過性の材料で形成されている。
The
配管39は、筐体30の内部に設けられている。筐体30は、主として、第1筐体31と、第2筐体32と、第3筐体33とを有する。
The
第1筐体31は、両端にそれぞれ設けられた穴31aと、2つの穴31aを連通する孔31bと、が設けられている。穴31aの中心軸と孔31bの中心軸は略一致する。
The
孔31bには配管39が挿入されており、穴31aにはそれぞれ第2筐体32が挿入されている。また、穴31aには、第2筐体32の外側に第3筐体33の一部が挿入されている。穴31aには雌ねじ部31cが形成されており、第2筐体32及び第3筐体33の外周面に形成された雄ねじ部32a、33aが螺合することにより、第2筐体32及び第3筐体33が穴31aに設けられる。
A
第2筐体32及び第3筐体33には、それぞれ孔32b、33bが設けられている。孔32b、33bは、配管39の中空部と連通しており、液体の流路となる。
なお、本実施の形態では、第2筐体32と第3筐体33とは別部材であるが、第2筐体32と第3筐体33とは一つの部材であってもよい。
In this embodiment, the
第1筐体31は、凹部31d、31eを有する。凹部31dには基板15が設けられ、凹部31eには基板25が設けられている。凹部31dの底面には孔31gが設けられており、孔31gに発光素子11が設けられている。また、凹部31eの底面には孔31fが設けられており、発光素子11から照射された光は、配管39及び孔31fを通って受光素子21に入射する。
The
図2は、測定装置1の電気的な構成の概略を示すブロック図である。測定装置1は、汚染度測定部41と、出力部43と、表示部45と、を有する。また、光照射部10は、駆動回路17を有し、受光部20はアンプ27を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of the
駆動回路17は、2つの発光素子11を駆動し、2つの発光素子11の出力を同じにする。この駆動回路17は、発光素子11の発光量を一定とする定電流回路等を含む。駆動回路17は、発光素子11から連続して光を照射させる。そして、2つの受光素子21は、発光素子11から照射されて液体を通った光を連続して受光する。なお、駆動回路17は、受光素子21の受光量をフィードバックするAPC回路を含んでもよい。
The
2つの受光素子21の出力信号は、それぞれ、アンプ27により増幅される。受光素子21aの信号を増幅するアンプ27をアンプ27aとし、受光素子21bの信号を増幅するアンプ27をアンプ27bとする。
Output signals from the two
受光素子21aの出力信号はアンプ27aにより増幅された後に加減算器28に入力され、受光素子21bの出力信号はアンプ27bにより増幅された後に加減算器28に入力される。そして、加減算器28からは受光素子21(21a、21b)の差動出力が得られる。受光素子21からの出力信号は連続した信号であるため、受光素子21の差動出力も連続した信号である。
The output signal of the
作動出力は、汚染度測定部41に入力される。そして、汚染度測定部41は、受光素子21の差動出力を基に、配管39内を流れる液体に含まれる粒子の量を測定する。以下、粒子Dがx1→x5の位置に向かって流路を流れている場合を例に、汚染度測定部41が粒子の量を測定する原理について説明する。
The operation output is input to the contamination
発光素子11a、11bの出力が同じであるため、粒子D等の不純物粒子が無いとき、受光素子21に入る光量が同量となり、差動出力は0となる。粒子Dが位置x1の位置にある場合には、受光素子21に入る光量は同量なので差動出力は0となる。
Since the outputs of the light-emitting
粒子Dがx2の位置にある場合には、受光素子21aの受光量は粒子Dにより遮られて受光素子21bの受光量よりも少なくなり、差動出力は負の値を持つ。粒子Dがx3の位置にくると、受光素子21に入る光量が再び同一となり、差動出力は0となる。粒子Dがx4の位置にくると、粒子Dがx2の位置にある場合とは逆に、受光素子21bの受光量が不純物に遮られ、差動出力は正の値を持つことになる。そして、粒子Dが光路を通過しx5の位置までくると、受光素子21の光量が同一となり差動出力は0となる。
When the particle D is at the position x2, the amount of light received by the
このように、2つの受光素子21への光路を粒子Dが片方ずつ遮ることにより、差動出力信号は正負の値を持つ波形を出力し、粒子Dの量に比例して波形数が増加する。その結果、汚染度測定部41は、液体に含まれる粒子の量、すなわち汚染度を測定する。
In this way, the particles D block one optical path to each of the two
また、汚染度測定部41は、2つの受光素子21からの差動出力信号から気泡の影響を除去する。差動出力信号において、気泡は粒子より大きい信号として出力される。以下、汚染度測定部41が気泡の影響を除去する処理について説明する。
In addition, the contamination
汚染度測定部41は、加減算器28から出力された差動出力信号を取得し、この差動出力信号を第1の倍率で増幅し、全波整流して、粒子検出信号を生成する。また、汚染度測定部41は、差動出力信号を第2の倍率で増幅し、全波整流して、気泡検出信号を生成する。
The contamination
気泡を検出したときには、粒子を検出したときに比べて、差動出力信号の波高値が大きな値となる。第2の倍率を第1の倍率より低くすることで、気泡検出信号では、粒子の検出結果は波形として現れず、気泡の検出結果のみが波形として現れる。 When bubbles are detected, the crest value of the differential output signal becomes larger than when particles are detected. By setting the second magnification lower than the first magnification, in the bubble detection signal, the particle detection result does not appear as a waveform, and only the bubble detection result appears as a waveform.
汚染度測定部41は、気泡検出信号に基づいて気泡抑制信号を生成する。気泡抑制信号は、Low、Highの2値からなる信号である。気泡検出信号の値が閾値以上でない場合には、気泡抑制信号をLowとし、気泡検出信号の値が閾値以上の場合には、気泡抑制信号をHighとする。
The contamination
気泡抑制信号がLowの場合には、汚染度測定部41は、粒子検出信号を積分して汚染度測定信号を得る。気泡抑制信号がHighの場合には、汚染度測定部41は、気泡抑制信号がHighとなる直前の粒子検出信号を積分して汚染度測定信号を得る。
When the bubble suppression signal is Low, the contamination
そして、汚染度測定部41は、汚染度測定信号に基づいて液体の汚染度を判定する。例えば、汚染度測定部41は、汚染度測定信号の値に基づいて、NAS等級法、ISO清浄度等の評価方法を用いて汚染度を判定する。そして、汚染度測定部41は、判定した汚染度を出力部43に出力する。出力部43は、汚染度を表示部45に出力する。
Then, the contamination
汚染度測定部41には、出力部43が接続される。出力部43には、ディスプレイ、処理装置、記憶装置、通信機械、建設機械等が接続されている。測定結果は、ディスプレスに表示されたり、記憶装置に記憶されたり、通信機械を介して建設機械に出力され、建設機械で表示されたりするようになっている。本実施の形態では、出力部43には表示部45が接続されている。なお、出力部43は、ネットワーク(有線、無線を問わない)を介して測定結果を外部の出力装置等に出力するようにしてもよい。
An
図1の説明に戻る。測定装置1は建設機械等に設けられており、機械の作動時には、測定装置1は100度以上の環境下で用いられる。高温環境下では、基板15、25が熱変形し、これにより光軸ax1、ax2と略直交する方向(図1の紙面左右方向)に発光素子11や受光素子21が移動する。
Returning to the description of FIG. The measuring
しかしながら、発光素子11と受光素子21とが1:1で対応しているため、発光素子11や受光素子21の位置のずれが生じても、発光素子11の正面近傍から照射される強い光が受光素子21に入射する。
However, since the light-emitting
本実施の形態によれば、熱変形により光軸ax1と光軸ax2とのずれが生じても、発光素子11の正面近傍から照射される強い光が受光素子21に入射するため、測定装置1が確実に汚染度を測定することができる。
According to the present embodiment, even if the optical axis ax1 and the optical axis ax2 are misaligned due to thermal deformation, the strong light irradiated from near the front of the
例えば、図3に示す従来の測定装置100のように、1つの発光素子11から照射された光を2つの受光素子21で受光する場合には、2つの受光素子21の中間に発光素子11の光軸ax1を配置させる。そして、発光素子11の正面近傍から照射される強い光は2つの受光素子21に入射せず、発光素子11から斜めに照射される光が受光素子21に入射する。
For example, when light emitted from one
したがって、熱変形により発光素子11や受光素子21の位置がずれると、2つの受光素子21のうちの1つの受光素子21に光が入射しなくなる。例えば、図7の点線に示すように、2つの受光素子21が紙面左側にずれると、紙面右側の受光素子21には光が入射するが、紙面左側の受光素子21に光が入射しなくなる。その結果、測定装置100で汚染度が測定できなくなるおそれがある。
Therefore, if the positions of the
それに対し、本実施の形態では、1つの発光素子11から照射された光を1つの受光素子21で受光するため、発光素子11から照射された光が確実に受光素子21に入射する。したがって、熱変形により汚染度が測定できない事態を防ぐことができる。
On the other hand, in the present embodiment, the light emitted from one
また、本実施の形態によれば、2組の発光素子11と受光素子21を有するため、気泡の影響を除去して汚染度を測定することができる。その結果、汚染度を精度よく測定することができる。
Moreover, according to the present embodiment, since there are two sets of the
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like are also included within the scope of the gist of the present invention. . For example, the above embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of the embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and it is possible to add, delete, or replace the configuration of the embodiment with another configuration. In addition, in the present invention, the term "substantially" is not limited to the case of being exactly the same, but is a concept that includes errors and deformations to the extent that the identity is not lost.
1 :測定装置
10 :光照射部
11、11a、11b:発光素子
15 :基板
17 :駆動回路
20 :受光部
21、21a、21b:受光素子
25 :基板
27、27a、27b:アンプ
28 :加減算器
30 :筐体
31 :第1筐体
31a :穴
31b :孔
31c :雌ねじ部
31d、31e:凹部
31f、31g:孔
32 :第2筐体
33 :第3筐体
32a、33a:雄ねじ部
32b、33b:孔
39 :配管
41 :汚染度測定部
43 :出力部
45 :表示部
100 :測定装置
Reference Signs List 1: measuring device 10:
Claims (2)
前記配管を通過する前記液体に光を連続して照射する第1発光素子と、前記第1発光素子に隣接して設けられた第2発光素子と、前記第1発光素子及び前記第2発光素子が設けられた第1基板と、を有する光照射部と、
前記第1発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第1受光素子と、前記第1受光素子に隣接して設けられており、前記第1発光素子から連続して照射されて前記液体を通った光を連続して受光する第2受光素子と、前記第1受光素子及び前記第2受光素子が設けられた第2基板と、を有する受光部と、
前記第1基板及び前記第2基板が設けられている筐体と、
前記受光部からの出力信号に基づいて、前記液体の汚染度を測定するための信号を生成する汚染度測定部と、
を備え、
前記筐体には孔が設けられており、当該孔には前記配管が挿入されており、
前記第1発光素子と前記第1受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、
前記第2発光素子と前記第2受光素子とは、前記配管を挟んで配置されており、
前記第1発光素子の光軸は、前記第1受光素子の光軸と略一致し、
前記第2発光素子の光軸は、前記第2受光素子の光軸と略一致する
ことを特徴とする測定装置。 a pipe through which a liquid passes, at least a part of which is made of a light-transmitting material;
a first light emitting element for continuously irradiating the liquid passing through the pipe with light; a second light emitting element provided adjacent to the first light emitting element; and the first light emitting element and the second light emitting element. A light irradiation unit having a first substrate provided with
a first light-receiving element for continuously receiving light emitted from the first light-emitting element and having passed through the liquid; a light-receiving unit having a second light-receiving element that continuously receives light that is continuously irradiated and that has passed through the liquid; and a second substrate on which the first light-receiving element and the second light-receiving element are provided;
a housing provided with the first substrate and the second substrate;
a contamination level measurement unit that generates a signal for measuring the contamination level of the liquid based on the output signal from the light receiving unit;
with
A hole is provided in the housing, and the pipe is inserted into the hole,
The first light emitting element and the first light receiving element are arranged across the pipe,
The second light-emitting element and the second light-receiving element are arranged with the pipe interposed therebetween,
the optical axis of the first light emitting element substantially coincides with the optical axis of the first light receiving element,
The measuring device, wherein the optical axis of the second light-emitting element substantially coincides with the optical axis of the second light-receiving element.
ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 2. The contamination level measurement unit according to claim 1, wherein the contamination level measurement unit measures the contamination level of the liquid based on a difference between an output signal from the first light receiving element and an output signal from the second light receiving element. measuring device.
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