KR100928947B1 - 통합형 인라인 오일 모니터링 장치 - Google Patents

통합형 인라인 오일 모니터링 장치

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한흥구
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브라드미르 미하일로비치 마카렌코
미하일 사비치 세메뉴크
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Abstract

본 발명은 오일의 성능에 관련된 여러 파라미터들을 동시에 연속적으로 모니터링하는 통합형 인라인 오일 모니터링 장치를 제공한다. 본 발명의 오일 모니터링 장치는 오일을 수용하는 부재에 오일과 접촉하도록 장착되는 프로브와 프로브와 인라인 연결된 분석모듈을 포함한다. 프로브는 오일을 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하는 제1 센서와, 오일의 함수량을 측정하여 신호를 출력하는 제2 센서와, 오일의 온도를 측정하여 신호를 출력하는 제3 센서를 구비한다. 분석모듈은 제1 내지 제3 센서의 출력신호에 근거하여 오일의 화학적 열화, 총오염, 물의 오일에 대한 상대포화도 및 오일 온도를 산출하고 모니터링한다. 본 발명의 오일 모니터링 장치에 의하면, 이러한 구성에 의하면, 오일의 열화와 장비의 작동을 평가하기 위한 오일의 물성에 관련된 파라미터들이 동시에 연속적으로 모니터링되며, 최적 오일 교환 시기 및 오일이 사용되는 장비의 작동을 적시에 예상할 수 있다.

Description

통합형 인라인 오일 모니터링 장치{APPARATUS FOR INTEGRATED IN-LINE OIL MONITORING}
본 발명은 오일 상태를 모니터링하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 최적의 오일 교환 시기와 오일을 사용하는 장비의 상태를 예상하기 위해 오일의 성능에 관련되는 여러 파라미터를 동시에 연속적으로 현장에서 모니터링하는 통합형 인라인 오일 모니터링 장치에 관한 것이다.
역사적으로 오일 분석은 실험실에서 취급되었다. 그러나, 핵심 자산을 관리하기 위한 도구로서의 오일 분석의 새로운 관점때문에, 현장(on-site) 오일 분석이 많은 산업분야에서 급속하게 성장하는 경향을 보이고 있다.
관련 기술이 진보함에 따라, 보다 저렴한 센서들이 시판되고 있다. 이러한 센서들은 실시간으로 기계의 상태를 측정하고 분석자들에게 기계의 수명에 대한 더욱 많은 정보를 신뢰성 높게 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 센서들을 사용하는 분석기술은 주로 하나의 파라미터만을 측정하며, 동일한 윤활유를 사용할 것을 분석요건으로 하거나 파라미터를 측정하는 동안 기계장치의 어떠한 고장도 없다고 가정한다. 따라서, 단일 파라미터 센서는 윤활유 품질 및/또는 건강에 대한 좁은 관점만을 제공할 뿐이다. 그러나, 윤활유의 단일 파라미터를 감지하여 정확하게 윤활유 건강을 평가하고 그 수명을 예상하는 것은 실제로 불가능하다. 그러므로, 기계의 손상 또는 오일의 열화된 상태를 명확히 확인하기 위해서는 가능한 윤활유의 여러 파라미터들을 측정하는 것이 중요하다. 통합형 오일 모니터링 시스템들이 오일 상태, 그 오염도 및 마모 입자 함량을 실시간으로 완전하게 평가할 수 있다. 이러한 통합형 오일 모니터링 시스템은 기계의 오일 순환 라인 내에 직접 구축될 수 있거나, 현장 또는 실험실에서 휴대형으로 구축될 수 있다. 중요하고 고가인 장비를 모니터링하기 위해서는, 표준 오일 파라미터에 근거한 진단이 많은 경우에 필요하다.
이와 관련하여, 미국특허 제6,561,010호는 표준 실험실 기계유체 분석으로부터 얻어진 것에 유사한 오일 파라미터를 측정하는 기계유체 분석 시스템을 개시한다. 이러한 분석 시스템은, 점성을 측정하기 위한 점도계(viscometer), 원소분석을 위해 동위원소 또는 X레이 튜브 X레이 소스를 사용하는 에너지 분산형 X레이 형광(energy dispersive X-ray fluorescence: EDXRF) 분광계, 산화, 질화 및 혼탁도를 위해 비분산형 적외선/가시광선 검출기를 구비한다. 분석되는 오일은 모니터링되는 장비로부터 오일 라인 또는 오일 파이프를 거쳐 분석 시스템으로 공급된다. 오일은 EDXRF로 공급되기 전에 냉각기를 통과한다. 점성 측정이 연료 또는 물에 의한 가능한 오일의 희석도(dilution)를 나타낸다. 점성은 또한 열 또는 산화로부터의 오일 열화를 나타낼 수 있다. 오일의 화학적 열화(산화, 질화 등)는 오일에 대한 전산가(total acid number) 및 전알카리가(total base number) 분석 및 적외선 분광 분석에 의해 결정된다. 오일 내의 물은 적외선 분석에 의해 검출된다. 윤활유 시스템으로의 냉각제의 누설은, 붕소, 크롬 또는 냉각수에 염으로서 첨가된 요오드 또는 스트론튬의 EDXRF 분석에 의해 검출될 수도 있다. 마이크로프로세서, 메모리, 디지털 입력/출력, 아날로그 입력 및 대량저장을 포함하는 컨트롤러가 시스템을 제어하고 측정된 데이터를 수집하기 위해 사용된다. 모뎀이 원거리에서 기계의 건강을 관찰하는 관찰자에게 이용가능한 현장 정보를 전달하기 위해 사용된다. 이러한 분석 시스템은 기계의 건강상태에 신뢰성 있는 결론을 제공할 수 있다. 그러나, 그 구성이 복잡하고 고가이기 때문에, 이러한 시스템은 제한적으로 채용되며 위험도가 높은 산업 장비를 모니터링하는데 사용된다.
또한, 감지 소자가 하나의 기판 상에 합체되어 있는 저가 센서를 구비한 모듈식 시스템이 개발되고 있다. 예컨대, 미국 특허 제6,286,363호 및 미국 특허출원 공개 제2005-0072217호는, 실리콘에 기반한 제조 및 증착 기술인 집적회로형 미세제조기술을 사용하여 만들어지는 모듈식 윤활유 센서를 개시한다. 이 윤활유 센서는 pH센서, 화학 센서, 전기전도 센서 및 온도 센서가 증착된 반도체 실리콘 기판을 포함한다. pH 센서는 염화은(AgCl)으로 이루어지는 기준 전극과 팔라듐-산화팔라듐(Pd-PdO)로 이루어지는 pH 전극을 구비한다. 화학 센서는 은(Ag)으로 이루어진 작업 전극과, 염화은(AgCl)로 이루어진 기준 전극과, 은(Ag)로 이루어진 상대 전극을 포함하는 3전극 구성이다. AC 또는 DC 전압 신호가 작업 전극에 인가되면, 응답 전류가 작업 전극과 상대 전극 사이에 생성된다. 응답 전류 신호 파라미터는 작업 전극의 표면에서 발생하는 전기화학 프로세스에 따라서 변화한다. 전기화학 프로세스는 성분 농도의 함수여서, 응답 전류는 이러한 농도에 응답한다. 전기화학 센서는 윤활유 내의 물 또는 산화물의 존재를 결정한다. 전기전도 센서는 금으로 이루어진 두개의 전극으로 구성된다. 전기전도는 윤활유 내에 있는 금속 마모 및/또는 물을 결정하는데 사용된다. 온도 센서는 소정 길이, 폭 및 표면적으로 기판 상에 패턴된 백금대이다.
유사한 집적회로 기술을 사용하는 다른 모듈식 센서들도 시판되고 있지만, 이들의 신뢰성은 오히려 낮다.
그러므로, 다기능 출력을 가지는 모듈식 시스템을 개발하기 위해서는 적합한 정보 및 진단 능력을 제공하며 신뢰성이 있는 센서를 개발할 필요가 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 오일의 열화뿐만 아니라 장비의 작동을 평가하기 위한 오일의 물성에 관련된 파라미터를 동시에 연속적으로 신뢰성 높게 모니터링할 수 있는 오일 모니터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 오일의 성능에 관련되는 파라미터로서 오일의 화학적 열화, 오일의 총오염, 물의 오일에 대한 상대포화도 및 오일의 온도를 하나의 검출장치를 사용해 현장에서 모니터링할 수 있는 통합형 인라인 오일 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적 및 그 밖의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 오일을 수용하는 부재에 오일과 접촉하도록 장착되는 하우징; 하우징에 설치되고, 오일에 접촉하는 경계면을 가지는 광학투과체와 광학투과체에 광을 조사하는 발광수단과 광학투과체와 경계면을 통해 오일을 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 각각의 신호를 출력하는 색상감지수단을 구비하는 제1 센서; 하우징에 설치되고, 오일의 함수량을 측정하여 신호를 출력하는 제2센서; 하우징에 설치되고, 오일의 온도를 측정하여 신호를 출력하는 제3 센서; 그리고 색상감지수단의 출력신호로부터 적색파장범위에서의 광학강도에 대한 녹색파장범위에서의 광학강도의 비율값 및 오일의 초기 상태와 현재 상태 사이의 적색, 녹색 및 청색 파장영역에서의 각각의 광학강도 변화값과 제2 센서의 출력신호로부터 물의 오일에 대한 상대포화도와 제3 센서의 출력신호로부터 오일의 온도값을 연산하고, 비율값, 변화값, 상대포화도 및 온도값을 모니터링하는 프로세서를 구비하는 제어부를 포함하는 오일 모니터링 장치가 제공된다.
오일 모니터링 장치는, 발광수단에 인접하게 하우징에 배치되고 발광수단의 광학 조사를 측정하여 신호를 출력하는 광학조사측정수단과 발광수단에 공급되는 전류를 조절하는 전류드라이버를 구비하는 센서모니터링부를 더 포함할 수 있으며, 프로세서는 광학조사측정수단의 출력신호에 근거하여 전류드라이버를 제어하도록 구성될 수 있다.
오일 모니터링 장치는 색상감지수단의 신호를 증폭하여 프로세서에 전달하기 위한 증폭기와 프로세서에 의해 신호를 조정하기 위한 피드백레귤레이터를 구비하는 신호보정부를 더 포함할 수 있으며, 제어부는 증폭기의 출력신호의 게인을 조정하기 위한 게인증폭기를 더 구비하고, 프로세서는 증폭기로부터의 출력신호를 기설정된 최소임계치 및 최대임계치와 비교하고, 증폭기로부터의 출력신호가 최소임계치 및 최대임계치를 벗어나면 게인증폭기의 게인을 가감하고 증폭기로부터의 출력신호가 최소임계치 및 최대임계치 사이에 있으면 비율값 및 변화값을 연산하도록 구성될 수 있다.
오일 모니터링 장치는 프로세서에 의해 제어되고 비율값, 변화값, 상대포화도 및 온도값을 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
오일 모니터링 장치는 프로세서와 호스트 컴퓨터와의 통신을 위한 인터페이스를 구비한 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 오일을 수용하는 부재 내에 오일과 접촉하도록 장착된 하우징과, 하우징에 설치되고 오일을 통과한 광의 광학강도를 측정하여 신호를 출력하는 제1 센서, 오일의 함수량을 측정하여 신호를 출력하는 제2 센서 및 오일의 온도를 측정하여 신호를 출력하는 제3 센서를 구비하는 프로브와, 센서들과 인라인 연결되어 오일의 상태를 분석하는 분석모듈을 포함하는 오일 모니터링 장치이며, 제1 센서는 오일에 접촉하는 경계면을 가지는 광학투과체와 광학투과체에 광을 조사하는 발광수단과 광학투과체와 경계면을 통해 오일을 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 각각의 신호를 출력하는 색상감지수단을 구비하고, 분석모듈은 제1 내지 제3 센서의 출력신호를 연산하는 프로세서를 구비하는 제어부를 포함하며, 프로세서는 제1 센서의 출력신호로부터 적색파장범위의 출력 대 녹색파장범위의 출력의 비율값인 제1 파라미터를 연산하고, 제1 센서의 신호로부터 오일의 초기 상태와 현재 상태 간의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 광학강도 변화값인 제2 파라미터를 연산하고, 제2 센서의 출력신호로부터 물의 오일에 대한 상대포화도인 제3 파라미터를 연산하고, 제3 센서의 출력신호로부터 오일의 온도인 제4 파라미터를 연산하고, 제1 내지 제4 파라미터와 제1 내지 제4 파라미터의 각각의 한계값과 비교하는 오일 모니터링 장치가 제공된다.
분석모듈은 발광수단에 인접하게 하우징에 배치되고 발광수단의 광 조사 수준을 검출하여 신호를 출력하는 포토다이오드와 발광수단에 공급되는 전류를 조절하는 전류드라이버를 구비하는 센서모니터링부를 더 포함할 수 있으며, 프로세서는 포토다이오드의 출력신호에 근거하여 전류드라이버를 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 분석모듈은 색상감지수단의 신호를 증폭하여 프로세서에 전달하기 위한 증폭기와 프로세서에 의해 신호를 조정하기 위한 피드백레귤레이터를 구비하는 신호보정부를 더 구비할 수 있으며, 제어부는 증폭기의 출력신호의 게인을 조정하기 위한 게인증폭기를 더 구비하고, 프로세서는 증폭기로부터의 출력신호를 기설정된 최소임계치 및 최대임계치와 비교하고, 증폭기로부터의 출력신호가 최소임계치 및 최대임계치를 벗어나면 게인증폭기의 게인을 가감하고, 증폭기로부터의 출력신호가 최소임계치 및 최대임계치 사이에 있으면 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 연산하도록 구성될 수 있다.
또한, 분석모듈은 프로세서에 의해 제어되고 제1 내지 제4 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 오일 모니터링 장치에서, 광학투과체는 이격되어 있는 제1 광학윈도우 및 제2 광학윈도우를 포함하고, 발광수단과 색상감지수단은 제1 광학윈도우와 제2 광학윈도우의 서로 대면하는 면의 이면에 각각 접촉되어 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 오일 모니터링 장치에서, 광학투과체는 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 일단에서 광이 입사 및 출사하고 타단에는 광반사부재가 설치된 실린더체를 포함할 수 있고, 제1 센서는 발광수단의 일단과 실린더체의 일단을 연결하는 제1 광섬유와 색상감지수단의 일단과 실린더체의 일단을 연결하는 제2 광섬유를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 하우징은 오일이 유출입하는 통공이 형성된 중공부를 포함하고, 실린더체는 그 일단에서 중공부의 일측 벽에 고정되고 그 타단에서 중공부의 타측 벽에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 오일 모니터링 장치에서, 광학투과체는 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 광이 입사하는 입사면과 광이 출사하는 출사면을 가지는 육면체를 포함할 수 있고, 발광수단은 발광하는 광의 광학축이 입사면에 수직이 되도록 배치되고 색상감지수단은 수광되는 광의 광학축이 출사면에 수직이 되도록 배치될 수 있다. 입사면과 출사면은 육면체의 내부전반사 조건을 만족하도록 챔퍼링될 수 있다.
광학투과체가 실린더체 또는 육면체를 포함하는 경우, 프로세서는 녹색파장범위의 광학강도의 출력신호와 청색파장범위의 광학강도의 출력신호를 적색파장범위의 광이 광학투과체에서 오일로 투과한 깊이로 표준화하고, 비율값과 녹색파장범위에서의 광학강도의 변화값 및 청색파장범위에서의 광학강도의 변화값을 연산하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 오일 모니터링 장치에서, 발광수단은 RGB LED 및 백색 LED 중에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 색상감지수단은 컬러 센서일 수 있다. 또한, 제2 센서는 오일에 접촉하는 표면에 소유성 물질이 코팅된 공기습도센서일 수 있다.
본 발명에 따른 통합형 인라인 오일 모니터링 장치에 의하면, 오일의 열화와 장비의 작동을 평가하기 위한 오일의 물성에 관련되는 여러 파라미터들이 동시에 연속적으로 하나의 검출장치에서 통합적으로 모니터링되어, 최적 오일 교환 시기와 오일이 사용되는 장비의 작동이 적시에 실시간으로 평가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 모니터링 장치의 구성을 보인 블럭도이다.
도 2는 도 1의 프로브의 제1 실시예를 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 프로브의 제2 실시예를 보인 단면도이다.
도 4는 도 1의 프로브의 제3 실시예를 보인 단면도이다.
도 5는 광학투과체에서의 내부전반사를 도시한 도면이다.
도 6은 분석모듈의 상세한 구성을 보인 블럭도이다.
도 7은 오일 모니터링 장치에서의 출력신호를 보인 도면이다.
도 8은 디젤엔진오일의 로드테스트 중의 CR 파라미터와 TAN 간의 상관관계를 보인 그래프이다.
도 9는 디젤엔진오일의 로드테스트 중의 TCI 파라미터와 수트 함량 사이의 상관관계를 보인 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 오일 모니터링 장치
100 : 분석모듈
110 : 제어부
120 : 센서모니터링부
130 : 신호조정부
140 : 신호보정부
150 : 디스플레이부
160 : 통신부
200, 300, 400 : 프로브
210, 310, 410 : 하우징
220, 320, 420 : 제1 센서
221, 321, 421 : 광학투과체
230 : 제2 센서
240 : 제3 센서
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 통합형 인라인 오일 모니터링 장치에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 오일 모니터링 장치는 오일의 열화 정도와 오일이 사용되고 있는 장비의 작동에 영향을 줄 수 있는 오일의 물성을 실시간으로 측정하고 모니터링한다. 이러한 오일 열화 정도 및 오일 물성을 측정하기 위해, 본 발명의 오일 모니터링 장치는 오일의 열화 정도 및 오일의 물성을 규정하는 4개의 파라미터를 이용한다. 제1 파라미터는 오일의 산화적 및 열적 열화와 같은 화학적 열화에 관련된다. 제2 파라미터는 오일 내의 물리적 오염물(예컨대, 마모입자, 기포 등)과 화학적 오염물(예컨대, 산화적 열화 및 열적 열화의 부산물)에 의한 오일의 총오염에관련된다. 제3 파라미터는 첨가물의 스크러빙(scrubbing)과 장비의 부식을 일으킬 수 있는 물의 오일에 대한 상대포화도(relative saturation; RS)에 관련된다. 제4 파라미터는 윤활유 손상, 장비의 오정렬 문제를 일으킬 수 있는 오일의 온도에 관련된다. 본 발명의 오일 모니터링 장치에서는, 이러한 파라미터를 결정하는 정보들이 장비의 오일을 수용하는 부품에 장착된 검출장치에 의해 현장에서 실시간으로 획득되며, 획득된 정보는 검출장치와 인라인으로 연결된 분석장치에 의해 각 파라미터로서 산출되어 모니터링된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 모니터링 장치의 개략적인 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 오일 모니터링 장치(10)는 4개의 파라미터를 연산하여 오일의 상태를 분석하는 모듈(100)(이하, 간단히 “분석모듈(100)”이라 한다)과 오일의 열화와 물성을 검출하는 프로브(200, 300, 400)를 포함한다. 오일 모니터링 장치(10)는 오일을 사용하는 장비에 설치되어 오일을 모니터링한다. 상기 장비로는 유압시스템, 변압기, 터빈, 압축기, 가솔린엔진, 디젤엔진 등을 포함하며, 상기 오일로는 유압유, 변압기유, 터빈유, 압축기유, 엔진오일, 각종 윤활유 등이 포함된다.
프로브(200, 300, 400)는 오일이 사용되는 장비에 구비되고 오일(30)을 수용하는 오일 탱크(21)의 일측 벽에 장착된다. 프로브(200, 300, 400)에는 오일의 현재 상태를 검출하여 신호를 출력하는 제1 내지 제3 센서가 구비된다. 제1 내지 제3 센서에서 출력된 신호는 분석모듈(100)로 전송되어 처리되며, 분석모듈(100)은 상기 센서들로부터의 출력신호에 근거하여 오일의 열화 및 장비의 작동에 영향을 줄 수 있는 오일의 물성 변화를 실시간으로 모니터링한다.
도 1에는 프로브(200, 300, 400)가 오일 탱크(21)에 장착되는 것으로 도시되어 있지만, 프로브(200, 300, 400)는 분석될 오일이 사용되는 장비의 오일 순환 라인, 오일 순환 파이프 등에 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 오일 모니터링 장치에 구비되는 프로브의 실시예를 도시한다. 도 2에 도시한 프로브(200)는, 예컨대 유압유, 변압기유, 터빈유, 압축기유등 광흡수가 적은 오일을 모니터링하기 위한 것이고, 도 3 및 도 4에 도시한 프로브(300, 400)는 예컨대 디젤엔진오일과 같은 가시광 파장범위(waveband)에서 광흡수가 높은 오일을 모니터링 하기 위한 것이다.
도 2를 참조하면, 프로브(200)는 센서들이 설치되는 하우징(210)과, 오일의 화학적 열화 및 총오염을 측정하기 위한 제1 센서(220)와, 오일의 함수량을 측정하기 위한 제2 센서(230)와, 오일의 온도를 측정하기 위한 제3 센서(240)를 포함한다.
하우징(210)은 오일을 수용하는 부재, 예컨대 오일 탱크(21)의 일측 벽에 내부의 오일(30)과 접촉하도록 장착된다. 프로브(200)가 오일 순환 라인 또는 오일 순환 파이프에 설치되는 경우, 하우징(210)은 그러한 라인 또는 파이프에 내부의 오일과 접촉하도록 설치된다.
하우징(210)의 오일과 접촉하는 부분에는 제1 센서(220)가 배치되는 제1 센서수용부(211)와 제2 및 제3 센서(230, 240)가 배치되는 제2 센서수용부(212)가 형성되어 있다. 센서수용부들(211, 212)은 하우징(210)의 표면으로부터 들어간 오목형태로 형성될 수 있다. 프로브(200)가 오일(30)을 포함하는 탱크(21)에 설치되면 제1 및 제2 센서수용부(211, 212)에는 오일이 채워진다.
하우징(210)의 외주면에는 나사(210a)가 형성되어 있다. 오일탱크(21)에는 나사(210a)에 대응하는 나사가 형성된 삽입구멍(21a)이 형성되어 있다. 하우징(210)은 삽입구멍(21a)에 나사결합되며, 너트(254)에 의해서 오일탱크(21)의 일측벽에 고정된다. O-링(253)이 너트(254)와 하우징(210) 사이에 배치되어 누유를 방지한다.
본 발명의 오일 모니터링 장치는 오일의 상태를 오일의 화학적 열화, 오일의 총오염, 오일의 함수량 및 오일의 온도의 4개의 파라미터를 사용해 모니터링한다. 이러한 4개의 파라미터를 결정하기위한 데이터는 프로브(200)의 센서들(220, 230, 240)에 의해 분석모듈(100)로 출력된다. 분석모듈(100)은 센서들(220, 230, 240)로부터 출력된 신호에 근거하여 상기 4개의 파라미터를 연산하고 모니터링하여 사용자에게 오일의 현재 상태를 실시간으로 알려주며 나아가 기설정된 한계치와 비교함으로써 오일의 최적 교환 시기를 알려주고 오일이 사용되는 장비의 작동 상태를 알려준다. 본원에서, 오일의 화학적 열화는 제1 파라미터로, 오일의 총오염은 제2 파라미터로, 오일의 함수량은 제3 파라미터로, 오일의 온도는 제4 파라미터로 참조된다. 구체적으로, 제1 파라미터는 색채비(chromatic ratio; CR)로 정의되고, 제2 파라미터는 총오염지수(total contamination index; TCI)로 정의되고, 제3 파라미터는 물의 오일에 대한 상대포화도(relative saturation; RS)로 정의되고, 제4 파라미터는 오일 온도(oil temperature; T)로 정의된다. 제1 파라미터는 오일의 화학적 열화를 지시한다. 제2 파라미터는 물리적 오염물과 화학적 오염물에 의한 오일의 총오염을 지시한다.
제1 및 제2 파라미터를 결정하기 위한 데이터는 제1 센서(220)로부터 얻어진다. 제1 센서(220)는 소정 두께(t)의 오일을 통과한 광의 광학강도를 측정하여 출력한다.
제1 센서(220)는 광학투과체(221)와, 광학투과체(221)에 광을 조사하는 발광수단(222)과, 광학투과체(221)를 통과하는 광의 광학강도를 측정하여 신호를 출력하는 색상감지수단(223)을 구비한다. 발광수단(222)에서 조사된 광은 두께(t)의 오일(30)을 지나 색상감지수단(223)에 입사한다.
이 실시예에서, 광학투과체(221)는 제1 및 제2 광학윈도우(221a, 221b)로 구성된다. 제1 및 제2 광학윈도우(221a, 221b)는 오일(30)과 접촉하는 경계면(221a', 221b')을 각각 가진다. 제1 광학윈도우(221a)는 제1 센서수용부(211)의 일측에 배치되고 제2 광학윈도우(221b)는 제1 광학윈도우(221a)에 대향하게 제1 센서수용부(211)의 타측에 배치된다. 제1 광학윈도우(221a)의 경계면(221a')의 반대쪽 면에 발광수단(222)이 접촉되어 있고, 제2 광학윈도우(221b)의 경계면(221b')의 반대쪽 면에 색상감지수단(223)이 접촉되어 있다.
발광수단(222)은 적색파장범위, 녹색파장범위 및 청색파장범위의 스펙트럼을 가지는 광(백색광 또는 가시광)을 조사한다. 발광수단(222)에서 조사되는 광의 적색파장범위는 590㎚ 내지 750㎚이고, 녹색파장범위는 490㎚ 내지 610㎚이고, 청색 파장버위는 400㎚ 내지 510㎚이다. 또한, 발광수단(222)은 이러한 광을 펄스형태로 조사할 수 있다. 발광수단(222)에서 나온 광은 제1 광학윈도우(221a)와 두께(t)의 오일(30)과 제2 광학윈도우(221b)를 지나 색상감지수단(223)에 입사한다. 색상감지수단(223)은 제2 광학윈도우(221b)를 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하고 이에 상응하는 각각의 신호를 출력한다.
제3 파라미터를 결정하기 위한 데이터는 제2 센서(230)로부터 얻어지고, 제4 파라미터를 결정하기 위한 데이터는 제3 센서(240)로부터 얻어진다. 제2 센서(230) 및 제3 센서(240)는 제2 센서수용부(212) 내에 배치되고 에폭시에 의해 하우징(210)에 부착된다.
제1 센서수용부(211)와 제2 센서수용부(212)에는 그 안에 위치한 센서들을 기계적 손상으로부터 보호하고 기포로부터 차단시키기 위해 보호 메시(251, 252)가 각각 설치되어 있다.
각 센서들(220, 230, 240)로부터의 전선은 하우징(210)의 일측에 결합되어 있는 커버부(260) 내의 회로기판(미도시)에 접속된다. 커버부(260)로부터 전선(270)이 연장되어 있고, 전선(270)은 분석모듈(100)에 접속되어 있다. 발광수단(222), 색상감지수단(223), 제2 센서(230) 및 제3 센서(240)는 커버(260) 내의 전치증폭기(preamplifier)를 내장한 PCB에 전선(255)에 의해 접속되어 있다.
도 2에 도시된 광흡수가 낮은 오일을 테스트하기 위한 프로브(200)에서, 제1 센서(220)는 측정두께(t)의 오일을 통과한 광의 광학강도를 측정한다. 그러나, 광흡수가 높은 오일(예컨대, 디젤유)을 모니터링할 때, 광이 통과하는 측정두께가 크면 조사된 광의 상당한 양이 흡수되어 그 광학강도가 정확하게 측정될 수 없는 가능성이 있다. 이러한 문제를 피하기 위해 측정두께를 작게하는 것은 제조상 어렵고 작게하여도 좁은 측정두께 내로 오일이 들어가기가 쉽지 않다. 따라서, 광흡수가 높은 오일을 모니터링하는 경우, 측정 정확성을 높이기 위해서는 작은 측정두께를 연속적으로 구성할 필요가 있다. 이와 관련하여, 본 발명에서는, 가시광 파장범위에서 광흡수가 높은 오일을 모니터링하기 위한 프로브의 경우 내부전반사(total internal reflection; TIR) 기술을 이용한다. 이 기술이 내부전반사를 경험하면서 얇은 오일 측정층을 통과하는 광학 조사의 측정을 가능하게 한다.
도 3은 가시광 파장범위에서 광흡수가 높은 오일(예컨대, 디젤유)을 모니터링하기 위한 프로브(300)의 개략적인 단면도이다. 제1 실시예의 프로브(200)와 비교하여 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호가 부여되어 있다.
도 3을 참조하면, 프로브(300)는 센서들이 설치되고 오일 탱크(21)의 일측 벽에 오일(30)과 접촉하도록 장착되는 하우징(310)과, 오일의 화학 열화 및 총오염을 측정하기 위한 제1 센서(320)와, 오일의 함수량을 측정하기 위한 제2 센서(230)와, 오일의 온도를 측정하기 위한 제3 센서(240)를 포함한다.
하우징(310)은 오일탱크(21)에 고정되도록 나사산(311a)이 형성된 고정부(311)와, 고정부(311) 내에 삽입되어 있고 발광수단과 색상감지수단이 배치되는 삽입부(312)와, 고정부(311) 내에 삽입부(312)와 접촉되어 있고 광섬유가 배치되는 부시부(313)와, 광학투과체가 배치되는 중공부(314)를 가진다. 중공부(314)는 일단(314a)에서 부시부(313)와 접촉되어 있고 타단은 자유단으로 되어 있다. 중공부(314)에는 오일(30)이 유출입하도록 다수의 통공(314c)이 형성되어 있다.
제1 센서(320)는 광이 소정 두께의 오일을 투과하게 되는 광학투과체(321)와, 광학투과체(321)에 광을 조사하는 발광수단(222)과, 광학투과체(321)를 통과하는 광의 광학강도를 측정하여 신호를 출력하는 색상감지수단(223)과, 광학투과체(321)와 발광수단(222)을 광학적으로 연결하는 제1 광섬유(324a) 및 광학투과체(321)와 색상감지수단(223)을 광학적으로 연결하는 제2 광섬유(324b)를 구비한다.
광학투과체(321)는 오일(30)과 접촉하는 경계면(321a)을 가진다. 광학투과체(321)는 원통형을 가지며, 오일(30)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 광학 글래스(특히, 보로실리케이트 글래스 BK8)로 이루어진다. 광학투과체(321)의 일단(321b)은 부시부(313)에 제1 및 제2 광섬유(324a, 324b)와 접촉해 있고, 그 타단(321c)은 중공부(314)의 내벽면에 결합되어 있다. 광학투과체(321)의 일단(321b)은 광학적으로 투명하다. 광학투과체(321)는 그 일단(321b)에서 두 갈래의 제1 및 제2 광섬유(324a, 324b)에 광학적으로 연결되도록 배치되어 있다. 광학투과체(321)의 타단(321c)에는 광반사부재로 코팅되어 있다. 프로브(300)가 오일탱크(21)에 설치되면 오일(30)은 중공부의 구멍(314c)을 통해 광학투과체의 경계면(321a)에 닿는다.
제1 광섬유(324a)의 일단은 광학투과체의 일단(321b)과 접촉해 있고 타단은 발광수단(222)과 접촉해 있다. 제2 광섬유(324a)의 일단은 광학투과체의 일단(321b)과 접촉해 있고 타단은 색상감지수단(223)에 접촉해 있다. 발광수단(222)으로부터 조사된 광은 제1 광섬유(324a)를 지나 광학투과체(321)로 입사한다. 입사한 광은 광학투과체(321)의 경계면(321a)에서 전반사하면서 광학투과체(321)를 투과한다. 입사한 광이 경계면(321a)에서 전반사하면서 소정량의 광이 오일(30)로 침투하여 흡수된다. 따라서, 경계면(321a)에서 전반사되는 광의 광학강도가 감소한다. 전반사하는 입사광은 광학투과체(321)의 타단(321c)에서 반사된 후 다시 전반사하면서 광학투과체(321)의 일단(321b)을 통해 제2 광섬유(324b)를 지나 색상감지수단(223)으로 들어간다.
입사한 광이 광학투과체(321)를 전반사하면서 투과할 때, 광감쇠 효과가 누적되도록 광학투과체(321)는 적당한 직경 대 길이 비를 가진다. 바람직하게는, 광학투과체(321)는 입사한 광이 3회 이상의 전반사를 하도록 직경 대 길이 비가 10보다 높거나 같다.
제2 센서(230) 및 제3 센서(240)는 중공부(314)의 타단에 형성된 센서수용부(314b) 내에 배치된다. 센서수용부(314b)에는 제2 센서(230) 및 제3 센서(240)를 기계적 손상으로부터 보호하고 기포로부터 차단하기 위해 보호 메시(352)가 설치되어 있다.
도 4는 가시광 파장범위에서 광흡수가 높은 오일(예컨대, 디젤유)을 모니터링하기 위한 또 하나의 프로브(400)가 도시되어 있다. 도 4에서, 제1 실시예의 프로브(200) 및 제2 실시예의 프로브(300)와 비교하여 동일한 기능을 하는 구성요소에는 동일한 참조번호가 부여되어 있다.
도 4를 참조하면, 프로브(400)는 센서들이 설치되고 오일 탱크(21)의 일측 벽에 오일(30)과 접촉하도록 장착되는 하우징(410)과, 오일의 화학 열화 및 총오염을 측정하기 위한 제1 센서(420)와, 오일의 함수량을 측정하기 위한 제2 센서(230)와, 오일의 온도를 측정하기 위한 제3 센서(240)를 포함한다.
하우징(410)은 오일 탱크(21)에 고정되도록 나사산(411a)이 형성된 고정부(411)와 고정부(411)에 고정되어 있고 제1 센서(420)가 배치되는 삽입체(412)를 가진다. 삽입체(412)는 고정부(411)에 형성된 제1 센서수용부(411b) 내에 삽입 및 고정되어 있다. 고정부(411)는 그 타단에 제2 및 제3 센서(230, 240)가 배치되는 제2 센서수용부(411c)를 가진다.
제1 센서(420)는 광이 소정 두께의 오일을 통과하게 되는 광학투과체(421)와, 광학투과체(421)에 광을 조사하는 발광수단(222)과, 광학투과체(421)를 통과하는 광의 광학강도를 측정하여 신호를 출력하는 색상감지수단(223)을 구비한다.
광학투과체(421)는 육면체 형상이며, 오일(30)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 광학 글래스(예컨대, SCHOTT GLASS사의 N-SF6(n=1.81))로 이루어진다. 광학투과체(421)의 일면은 오일과 접촉하는 경계면(421a)으로 이루어진다. 광학투과체(421)는 경계면(421a)의 양단에 입사면(421b)과 출사면(421c)을 가진다. 바람직하게는, 광학투과체(421)의 길이 대 두께의 비는 3회 이상의 내부전반사를 제공하기 위해 10보다 높거나 같다.
광학투과체(421)의 입사면(421b)은 발광수단(222)의 광의 광학축(222a)에 수직이 되도록 경계면(421a)에 대하여 챔퍼링되어 있다. 광학투과체(421)의 출사면(421c)은 색상감지수단(223)에 수광되는 광의 광학축(223a)에 수직이 되도록 경계면(421a)에 대하여 챔퍼링되어 있다. 챔퍼링된 입사면(421b)과 출사면(421c)은 광학투과체(421)의 내부전반사 조건을 만족하도록 계산되어 있다.
제2 센서(230)와 제3 센서(240)는 제2 센서수용부(411c) 내에 배치되며, 에폭시로 고정부(411)에 부착되어 있다.
제1 및 제2 센서수용부(411b, 411c)에는 그 안에 위치한 센서들을 기계적 손상으로부터 보호하고 기포로부터 차단시키기 위해 보호 메시(451, 452)가 각각 설치되어 있다.
센서들의 전선은 삽입체(412)에 고정된 플레이트(414)를 거쳐 커버(260)를 통해 분석모듈(100)에 접속되어 있다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 프로브(300, 400)에서의 내부전반사를 보인 도면이다.
프로브(300, 400)에서, 발광수단(222)으로부터의 광학 레이(optical ray)는 광학투과체(321, 421)(즉, 굴절률 n1의 광학 유리로 이루어진 원통형의 광학투과체(321) 또는 육면체의 광학투과체(421))와 오일(즉, 굴절률 n2를 가지는 외부 매체) 사이의 경계면에 입사한다. 이 경우, 하기 수학식 1과 같이 입사광의 입사각(θi)이 내부전반사의 임계각(θcr)을 초과하는 경우, 광학 레이는 내부전반사를 경험하면서 실질적으로 동력손실 없이 광학투과체를 통과한다.
내부전반사에서의 조사 손실은 광학투과체 매체에서의 흡수 및 얇은 층의 외부 매체(오일)로의 투과 때문에 일어난다. 내부전반사에서, 입사광은 외부 매체(오일)내로 깊이(h)만큼 투과한다. 투과깊이 h는 다음 수학식2로 평가될 수 있으며, 예컨대 약 1㎛이다.
여기서, λ는 입사광의 광학 파장이다.
아래 수학식 3과 같이, 광학투과체를 통과하는 광의 오일을 통과하는 총길이(t)(오일 측정두께)는 오일과 광학투과체의 경계면에서 일어나는 총반사의 수 k와 높이 h의 두배의 곱에 해당할 수 있다.
본 발명의 오일 모니터링 장치의 프로브(200, 300, 400)에서, 발광수단(222)으로는 Roithner lasertechnik사의 B5-4RGB-CBA와 같은 RGB LED 또는 Marl Optosource Co.사의 백색 LED등을 사용할 수 있다. 색상감지수단(223)으로는, 컬러 센서 특히 3-요소 컬러 센서인 MAZeT GmbH사의 MCS3AT/BT 또는 Texas advanced optoelectronic solutions Inc.사의 TCS230 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 측정두께(t)의 오일을 통과하도록 발광수단(222)(특히, RGB LED 또는 백색 LED)에서 조사된 광은 3개의 파장범위(즉, 적, 녹 및 청)에서의 광학강도를 측정하는 색상감지수단(223)(특히, 컬러 센서)에 입사한다. 색상감지수단(223)은 상기 3개의 파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 제어부(110)의 프로세서(111)(도 6 참조)에 출력한다. 프로세서(111)는 상술한 바와 같이 4개의 파라미터를 연산한다.
이하에서는, 제1 내지 제4 파라미터의 연산에 대해서 설명한다.
제1 파라미터는 오일의 산화적 열화 및 열적 열화에 관련된다. 제1 센서(220, 320, 420)는 발광수단(222)으로부터 조사되어 오일을 통과한 광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 그 결과를 출력한다.
대한민국 특허 제10-0795373호는 오일의 산화적 열화 및 열적 열화의 파라미터로서 “색채비(chromatic ratio; CR)”와 오일 총오염의 파라미터로서 3개의 파장범위에서 오일의 광학강도 변화를 측정하는 기술이 개시되어 있다. 광물유(mineral oil)의 경우, 오일의 산화적 열화 및 열적 열화가 진행함에 따라 오일을 통과한 광의 광학스펙트럼의 강도는 긴 장 파장 범위에서 더 세지는 것이 알려져 있다.
색채비로 정의되는 제1 파라미터는 오일을 통과한 광의 적색파장범위에서의 광학강도 대 오일을 통과한 광의 녹색파장범위에서의 광학강도의 비율이다. 색채비는 하기의 수학식 4와 같이 색상감지수단의 적색파장범위에서의 출력(UR)과 녹색파장범위에서의 출력(UG)을 이용하여 결정된다.
이러한 색채비 파라미터는 오일의 사용 시간이 경과할 수록 높아진다. 즉, 오일의 화학적 열화가 진행되면서, 오일을 통과한 광의 적색 파장 범위의 광학강도가 녹색 파장 범위의 광학강도보다 커지면서, 이들에 대한 색상감지수단의 적색 파장 범위에서의 출력(UR)이 녹색 파장 범위에서의 출력(UG)보다 커지게 된다.
오일의 총오염은 오일 내의 산화 및 시효 산물, 오염 먼지, 마모 찌꺼기, 기포 등의 함량에 관련된다. 오일의 총오염에 관련되는 제2 파라미터는 사용유(used oil)의 광학강도에서의 변화를 신유와 비교함으로써 평가된다. 제2 파라미터는 3개의 파장범위에서의 총오염지수(total contamination index: TCI)로 정의된다. 총오염지수(TCI)는 다음 수학식5 내지 7과 같이 3개의 파장범위에서의 광학강도의 변화(적색(ΔDR), 녹색(ΔDG), 청색(ΔDB))로서 평가된다.
상기 수학식5 내지 수학식7에서, DR,fresh, DG,fresh, DB,fresh 는 적색, 녹색 및 청색파장범위에서 신유의 광학강도, DR,used, DG,used, DB,used 는 적색, 녹색 및 청색파장범위에서 사용유의 광학강도, UR,fresh, UG,fresh, UB,fresh 는 적색, 녹색 및 청색파장범위의 신유 시험에서의 출력신호, UR,used, UG,used, UB,used 는 적색, 녹색 및 청색파장범위의 사용유 시험에서의 출력신호이다.
한편, 상기 수학식 2는 투과깊이(h)가 파장(λ)에 의존함을 보여준다. 이러한 사실이 내부전반사 기술을 사용하는 프로브(300, 400)의 설계에서 고려되어야 한다. 따라서, 통일된 투과깊이(h)에 대한 표준화(normalization)가, 특히 적색파장범위의 광의 투과깊이에 대한 표준화가 수행된다.
i번째(즉, 적색, 녹색, 청색) 파장범위에서의 총오염지수(TCI)는 광학강도에서의 변화(ΔDi)로서 다음의 수학식8과 같이 정해진다.
여기서, αi,0, αi는 i번째 파장범위에서의 신유와 사용유의 흡수계수이고, Ai는 i번째 파장범위에서의 백색 LED의 광학강도이고, k는 오일과 광학투과체 경계면 사이의 반사수이다.
발광수단으로서 백색 LED를 적용하고 색상감지수단으로서 MCS3AT 컬러센서를 적용한 경우, 적색파장범위에서의 평균 파장은 640㎚이고, 녹색파장범위에서의 평균 파장은 560㎚이고, 청색파장범위에서의 평균 파장은 460㎚이다.
광학강도를 적색파장범위의 투과깊이로, 즉 깊이 h=k·λR로 표준화하기 위해, 녹색파장범위에서의 총오염지수는 녹색파장범위에서의 광학강도(DG)의 변화에 640/560=1.14의 비율이 곱해지고, 청색파장범위에서의 총오염지수는 청색파장범위에서의 광학강도(DB)의 변화에 640/460=1.39의 비율이 곱해진다.
내부전반사 기술을 사용하는 프로브(300, 400)를 사용하는 경우의 CR 계산에 있어서, 녹색 및 청색파장범위에서의 측정된 출력의 표준화는 다음과 같이 상대값을 채용하여 수행된다. 녹색 및 적색파장범위에서의 측정된 출력은 다음의 수학식12 및 수학식13과 같다.
여기서, SG 및 SR은 녹색 및 적색 파장범위에서의 색상감지수단의 감도이고, UG,fresh 및 UR,fresh는 신유에서의 출력이고, UG 및 UR은 분석할 사용유에서의 출력이다.
사용유 출력을 신유 출력으로 상대적으로 바꾸면 다음 수학식14와 같다.
투과깊이(h)로 표준화된, 녹색파장범위에서의 상대 출력은 다음 수학식15와 같다.
따라서, 내부전반사 기술을 사용하는 프로브(300, 400)를 사용하는 경우의 색채비(CR)는 다음 수학식 16과 같이 적색파장범위에서의 상대출력 대 녹색파장범위에서의 표준화된 상대출력의 비율로서 정의된다.
프로브의 하우징(210, 310, 410)에 장착되는 제2 센서(230)로 공기습도센서(예컨대, Honeywell Inc.의 HIH-3610)가 사용될 수 있다. 이러한 센서는 서모셋 폴리머(thermoset polymer), 3개의 층상 커패시턴스 구조물, 온칩 형태의 실리콘 일체형 백금 전극을 사용한다. 이러한 센서의 출력 신호는 전압(U)이다. 상대포화도(RS)를 계산하기 위해 다음의 수학식17이 사용된다.
여기서, Usupply는 공급전압이다.
흡수에 기반하는 모든 습도센서(용량성, 벌크 저항성, 전도성 필름 등)의 출력은 온도에 영향을 받는다. 이 때문에, 다음의 수학식18을 사용하는 온도 보상이 적용된다.
여기서, RS는 진정한 상대포화도이고 T는 섭씨온도이다.
수학식17 및 수학식18에 근거하여, 제어부(110)는 상대포화도 파라미터(제3 파라미터)로서 오일 내의 함수량을 백분율로 연산하고 그 결과를 출력한다.
이러한 공기습도센서는 폴리머 보호층을 가지고 있지만, 오일습도센서로서 그대로 사용하는 것은 적합하지 않다. Honeywell 데이터에는 이러한 공기습도센서의 화학 저항성 테스트의 결과가 나와 있다. 상기 데이터로부터 이러한 공기습도센서가 오일에 의한 오염으로부터 추가적 보호를 필요로함이 명백하다. 그러므로, 본 발명에서는, 상기한 문제점을 해결하기 위해, 공기습도센서인 기존의 HIH-3610 센서의 보호층 상에 소유성의 코팅이 추가로 적용된다. 특히, 하이드로플루오르에테르(hydrofluoroether) 용매에 녹인 플루오로실란 폴리머(fluorosilane polymer)의 투명하고 저점성의 용액인, 3M Co.사의 Novec Coating EGC-1720이 상기 추가 코팅으로 사용된다.
프로브(200, 300, 400)에 설치되는 제3 센서(240)는 오일의 온도를 결정하도록 기능한다. 제3 센서(240)로 온도-전압 컨버터(예컨대, Microchip 사의 TC1047)가 사용될 수 있다. TC1047은 출력 전압이 측정된 온도에 정비례하는 선형 전압 출력 온도 센서이다. TC1047은 -40℃ 내지 125℃의 온도를 측정한다. 출력 전압(U)은 다음의 수학식19와 같이 온도 변화(T)에 따라서 변화한다.
제어부(110)는 오일 온도를 섭씨 온도로 연산하여 그 결과를 출력한다.
도 1 및 도 6을 참조하여, 분석모듈(100)에 대해 설명한다.
분석모듈(100)은 제어부(110), 센서모니터링부(120), 신호보정부(130), 신호조정부(140), 디스플레이부(150) 및 통신부(160)를 포함한다.
오일 모니터링 장치(10)의 일반적 작동 제어는 제어부(110)에 의해 실행된다. 제어부(110)는 프로세서(111), 메모리(112), ADC(113), DAC(114) 및 프로그램가능한 게인증폭기(gain amplifier)(115)를 구비한다.
프로세서(111)는 프로브(200, 300, 400)의 작동을 제어하고 색채비(제1 파라미터), 총오염지수(제2 파라미터), 물의 오일에 대한 상대포화도(제3 파라미터) 및 오일 온도(제4 파라미터)를 연산하기 위해 센서들로부터의 출력신호를 처리하도록 프로그램되어 있다. 또한, 프로세서(111)는 센서모니터링부(120), 신호보정부(130), 신호조정부(140)를 제어하고, 하드웨어인터페이스를 통해 디스플레이부(150)와 통신부(160)에 데이터를 보낸다.
메모리(112)는 프로세서(111)에 의해 수행되는 오일 상태 측정을 실시간으로 수행하기 프로그램 코드를 저장한다. 또한, 메모리(112)는 신유에 관한 초기 정보 또는 신유의 오일 산화 및 총오염 파라미터와 같은 작동 파라미터, 공칭 함수량, 오일 온도 등을 저장하는데 사용된다. 또한, 메모리(112)는 분석된 오일의 적합성을 결정하기 위해 연산된 파라미터의 한계값을 저장한다.
센서모니터링부(120)는 발광수단(222)의 광학조사 수준을 모니터링한다. 센서모니터링부(120)는 피드백포토다이오드(121, 도 2 내지 도 4 참조), 증폭기(122) 및 전류드라이버(123)를 구비한다. 피드백포토다이오드(121)는 발광수단(222)의 광세기를 일정하게 하기 위한 피드백 컨트롤을 위해 발광수단(222)의 광학조사를 측정하여 신호를 출력하는 광학조사측정수단으로 사용된다. 센서모니터링부(120)는 발광수단(222)에서 조사되는 광의 세기가 적으면 전류를 증가시켜 광세기를 증가시키고, 반대의 경우에는 전류를 감소시켜 발광수단(222)의 조사 광의 세기를 일정하게 한다. 피드백포토다이오드(121)는 프로브(200, 300, 400)의 발광수단(222) 부근에 설치된다. 피드백 포토다이오드(121)로는 실리콘 포토다이오드, 바람직하게는 Kodenshi Corp.의 포토다이오드 SP-1ML이 사용된다. 피드백포토다이오드(121)에 의해 발광수단(222)의 광학 조사가 측정된다. 피드백포토다이오드(121)의 출력 신호는 증폭기(122)와 ADC(113)를 거쳐 프로세서(111)로 들어간다. 프로세서(111)는 이 출력 신호를 메모리(112)에 저장된 초기값과 비교하고 그 결과 신호를 DAC(114)를 거쳐 프로브(200, 300, 400)의 발광수단(222)의 전류 드라이버에 공급한다.
신호보정부(130)는 3개의 증폭기(131)와 3개의 프로그램가능한 피드백레귤레이터(132)를 구비한다. 신호보정부(130)는 제1 센서(220, 320, 420)의 감도를 보정하여, 상이한 등급의 오일과 광범위한 오염 수준을 가지는 오일의 테스트를 가능하게 한다. 이를 위해, 색상감지수단(223)의 출력신호를 기설정된 임계치의 최소레벨(예컨대, 1000㎷)과 최대 레벨(예컨대, 2000㎷) 사이로 보정할 필요가 있다. 시험대상 오일로부터의 색상감지수단(223)의 출력신호가 너무 약하거나 너무 강하면 피드백레귤레이터(132)가 프로세서(111)에 의해 작동되어, 최종적인 출력신호가 최소 레벨 1000㎷ 와 최대 레벨 2000㎷ 사이의 범위 내에 들어가도록 자동 조정된다. 따라서, 광범위한 오염 수준을 가지는 다양한 오일의 테스트를 가능하게 한다. 보정 기술은 다음과 같다. 색상감지수단(223)의 출력신호가 발광수단(222)의 광 펄스 시점에 신호보정부(130)의 증폭기(131)로 들어간다. 증폭기(131)의 출력 신호가 프로그램가능한 게인증폭기(115)와 ADC(113)를 거쳐 프로세서(111)에 들어가고, 프로세서(111)에서 신호값이 기설정된 임계치의 최소레벨 및 최대 레벨과 비교된다. 신호값이 임계치의 최소 및 최대 레벨보다 낮거나 높으면, 프로그램가능한 게인증폭기(115)의 게인이 상응하게 증가되거나 감소된다. 임계치의 레벨 사이의 범위 내로 출력 신호를 조정하기 위해, 디지털 전위차계(예컨대, Microchip Technology Inc.사의 SPI 인터페이스를 구비한 싱글 디지털 전위차계 MCP41100)에 기반한 프로그램 가능한 피드백레귤레이터(132)가 추가로 적용되며, 이는 프로세서(111)에 의해 제어된다. 출력 신호가 임계치의 최소 및 최대 레벨 사이에 있으면, 색채비의 제1 파라미터 및 총오염지수의 제2 파라미터가 연산되고 그 결과가 출력된다.
신호조정부(140)는 3개의 드리프트(drift) 제거기(141)를 구비한다. 신호조정부(140)는 온도 불안정, 주변 광 및 다른 원인에 의해 야기된 신호들의 “영레벨(zero level)”의 드리프트(drift)를 제거하기 위해 출력을 조정한다. 조정은 다음과 같이 수행된다. 색상감지수단(223)의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 출력이 발광수단(222)의 광 펄스 사이의 시간주기에서 측정되고, 측정된 출력은 3개의 채널(적, 녹 및 청)의 기설정된 영레벨과 비교되며, 그 차이가 드리프트 제거기(141)에 의해 널(null) 상태로 조정된다. 드리프트 제거기(141)로 소트프웨어에 따라서 제어부(110)에 의해 제어되는 디지털 전위차계(예컨대, Microchip Technology Inc.사의 SPI 인터페이스를 구비한 싱글 디지털 전위차계 MCP41100)가 사용될 수 있다.
분석모듈(100)은 오일의 상태에 관한 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(150)를 더 포함한다. 디스플레이부(150)는 모니터(151), 연산자 입력 검출기를 구비한다. 모니터(151)로서 액정디스플레이 모니터가 사용될 수 있다. 모니터(151)는 프로브(200, 300, 400)에서 얻어진 데이터를 연산하여 산출된 4개의 파라미터를 표시한다. 특히, 모니터(151)는 색채비, 함수량, 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 총오염지수 및 오일 온도와 같은 오일 상태 파라미터의 세트를 표시한다. 연산자 입력 검출기는 사용자가 데이터, 정보 함수 명령 등을 입력할 수 있는 키패드(152)를 포함한다. 키패드(152)는 3개의 키버튼을 구비할 수 있다. 3개의 키버튼은, 소프트웨어 실행을 차단하거나 재시작하도록 기능하는 “리셋(reset)”버튼과, 사용자가 예컨대 신유 데이터와 같은 기준 데이터를 채용하려고 계획할 때 오일의 데이터를 메모리에 저장하도록 눌러질 수 있는 “세이브 데이터(save data)”버튼과, 사용자가 메모리로부터 데이터를 읽을 수 있게 하는 “기준 데이터(referenc data)”버튼으로 구성될 수 있다. 디스플레이부(150)는 오일이 임계적 상황에 도달할 때 경고를 표시하기 위한 경고표시기(153)를 더 구비할 수 있다. 경고표시기(153)는 하나 이상의 발광다이오드로 구성될 수 있다. 예컨대, 경고표시기(153)는 윤활유의 건강 상태에 따라서 녹색, 황색 및 적색을 표시하는 3개의 발광다이오드로 구성될 수 있다.
분석모듈(100)은 호스트컴퓨터와의 통신을 위한 통신부(160)를 더 포함할 수 있다. 통신부(160)는 프로세서(111)와 호스트컴퓨터 사이에서 명령 및 파라미터 정보를 통신하기 위한 인터페이스(161)를 구비한다. 인터페이스(161)는 하드웨어 와이어 인터페이스(예컨대, RS-232 또는 표준 USB) 또는 하드웨어 와이어리스 인터페이스(예컨대, 무선 송신기, 무선 수신기 및 안테나를 포함하는 인터페이스)로 구성될 수 있다. 와이어리스 인터페이스는 와이어 인터페이스에 관련된 비용, 노이즈 및 다른 문제를 제거할 수 있다. 데이터가 호스트 컴퓨터에 전송되어 시간에 근거한 분석이 수행되고 오일 상태 및 전체 장비의 상태와 최적의 오일교환 간격이 결정될 수 있다. 한편, 분석모듈(100)은 호스트 컴퓨터 없이 구성될 수도 있다. 이 경우, 데이터 분석을 포함하는 모든 처리는 프로세서에 의해 수행되고 디스플레이부(150)에 의해 표시될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 인라인 오일 모니터링 장치의 작동 알고리즘을 설명한다. 도 7은 상기 알고리즘에 따른 출력신호를 도시한다.
상기 알고리즘은 다음의 단계를 포함한다.
제1 단계. 오일 모니터링 장치(10)가 켜지면 프로그램이 시작되고 입력 데이터가 초기화된다. 발광수단(222)은 통전되지 않는다.
제2 단계. 프로브(200, 300, 400)의 적색, 녹색 및 청색 파장대역에서의 3개의 출력(UR, UG, UB)이 판독된다. 이들 출력과 기설정된 “영레벨”값(U0)의 차이로서 드리프트가 계산된다.(UR_drift=UR-U0, UG_drift=UG-U0, UB_drift=UB-U0) 프로세서(111)는 드리프트가 제거되는 동안 신호조정부(140)의 디지털 전위차계의 저항변화를 제어한다. 또한, 피드백포토다이오드(121)의 출력이 U'F로 판독된다.
제3 단계. 발광수단(222)이 통전되고 센서모니터링부(120)의 피드백포토다이오드(121)의 출력이 U"F로 판독된다. U"F-U'F의 값이 계산되고 기설정된 UF와 비교되며, 프로세서(111)의 제어 하에서, (U"F-U'F)=UF 일 때까지 U'F 값이 공급된 전압에 의해 조정된다.
제4 단계. 색상감지수단(223)의 출력(UR, UG, UB)이 판독되고, UR, UG, UB로부터 최대값 UMAX가 정해진다.
A) 이 최대값이 기설정된 범위 ΔUMAX 바깥쪽에 있으면, 신호보정부(130)의 프로그램가능한 피드백레귤레이터(131)의 디지털 전위차계의 저항이 프로세서(111)의 제어 하에서 UMAX가 범위 ΔUMAX에 속할 때까지 조정되고, 발광수단(222)은 단전되고 제2 단계와 제3 단계가 반복된다.
B) 이 최대값이 기설정된 범위 ΔUMAX내에 있으면, 색상감지수단(223)의 출력(UR, UG, UB)이 저장되고, 판독수 i가 1만큼 증가된다. 그러면, 발광수단(222)이 단전되고 제2 센서(230)의 출력(URS)과 제3 센서(240)의 출력(UT)이 판독되고 출력들(UR, UG, UB, URS, UT)이 호스트컴퓨터에 보내진다. 판독수가 127이 될 때까지 제2 단계 내지 제4 단계가 반복된다.
제5 단계. 128회의 판독에 의한 UR, UG, UB, URS, UT의 평균값 계산이 수행된다. 이 평균값들을 사용하여 제1 파라미터(CR), 제2 파라미터(TCI), 제3 파라미터(RS) 및 제4 파라미터(T)가 수학식4 내지 수학식7, 수학식9 내지 수학식11 및 수학식17 내지 수학식19에 의해 계산된다.
제6 단계. 제1 내지 제4 파라미터를 표시한다.
제7 단계. 측정된 파라미터가 미리 정해진 한계값과 비교되어 오일의 상태 및 장비의 상태가 결정된다.
제8 단계. 오일 상태와 장비 상태가 경고표시기(153)에 출력된다.
도 8 및 도 9는 본 발명자가 행한 디젤자동차에서 서로 다른 주행거리별로 취한 디젤엔진오일(API CH-4 10W/30)의 로드테스트 결과를 보인 그래프이다. 로드테스트 전 자동차의 주행 거리는 9750㎞였다. 이 점은 도시된 그래프에서 0㎞의 주행거리에 해당한다. 샘플링시, 동일한 체적(300㎖)의 신유가 크랭크케이스에 추가되었다. 테스트한 차량의 크랭크케이스 체적은 6000㎖이었다. 7회의 샘플링 후(9247㎞), 오일이 교환되었다. 색채비의 제1 파라미터와 총오염지수의 제2 파라미터는 실험실에서 제2 실시예의 프로브(300)를 채용한 오일 모니터링 장치에 의해 측정되었다. 프로브는 유리 비커에 담긴 샘플 오일 내에 담구어졌다. 적정(titration) 방법에 의해 결정되는 TAN(Total Acid Number)은 오일 내에 존재하는 산성 분해 생성물의 농도에 관련된다. TAN은 오일 열화가 진행됨에 따라 증가하는 것으로 예상된다. 도 8은 CR의 제1 파라미터와 TAN 간의 상관관계를 보인다. 이러한 CR과 TAN 간의 상관관계로부터 CR이 오일의 화학적 열화를 신뢰성있게 측정할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 디젤 오일의 주요 오염물로서 수트 함량이 Wilks Enterprise Inc.사의 Infacal Soot Meter로 측정되었다. 도 9는 총오염지수의 제2 파라미터와 Soot Meter의 판독값(수트 농도) 간의 관계를 도시한다.
본 발명에서, 연산된 색채비(CR) 파라미터와 총오염지수(TCIR, TCIG, TCIB) 파라미터는 오일의 화학적 열화와 총오염도를 평가한다. 파라미터들(CR, TCIR, TCIG, TCIB)은 모니터(151)상에 표시된다.
색채비(CR)와 총오염지수(TCIR, TCIG, TCIB)의 연산된 값들은 이들의 미리 정해진 한계값(threshold value)과 비교된다.
색채비(CR)가 한계값보다 작으면, 오일은 양호한 화학적 상태에 있다. 모든 파장범위에서의 색채비(CR)와 광학강도의 변화가 한계값보다 높으면, 오일 상태는 용인할 수 없는 화학 상태에 있다.
모든 파장범위에서의 광학강도의 변화가 한계값 아래에 있으면, 오일은 만족할 만한 수준의 총오염 상태에 있다. 모든 파장범위에서의 광학강도의 변화가 한계값 위에 있으면, 오일은 용인할 수 없는 총오염 상태에 있다.
청색, 녹색 및 적색파장범위에서의 색채비와 광학강도의 변화가 이들의 한계값 아래에 있으면, 오일은 양호한 상태에 있다. 청색, 녹색 및 적색 파장 범위에서의 색채비와 광학강도의 변화가 이들의 한계값 위에 있으면, 오일은 용인할 수 없는 상태에 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 오일을 수용하는 부재에 오일과 접촉하도록 장착되는 하우징;
    상기 하우징에 설치되고, 오일에 접촉하는 경계면을 가지는 광학투과체와 상기 광학투과체에 광을 조사하는 발광수단과 상기 광학투과체와 경계면을 통해 오일을 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 각각의 신호를 출력하는 색상감지수단을 구비하는 제1 센서;
    상기 하우징에 설치되고, 오일의 함수량을 측정하여 신호를 출력하는 제2센서;
    상기 하우징에 설치되고, 오일의 온도를 측정하여 신호를 출력하는 제3 센서; 그리고
    상기 색상감지수단의 출력신호로부터 적색파장범위에서의 광학강도에 대한 녹색파장범위에서의 광학강도의 비율값 및 상기 오일의 초기 상태와 현재 상태 사이의 상기 적색, 녹색 및 청색 파장영역에서의 각각의 광학강도 변화값과 상기 제2 센서의 출력신호로부터 물의 상기 오일에 대한 상대포화도와 상기 제3 센서의 출력신호로부터 상기 오일의 온도값을 연산하고, 상기 비율값, 상기 변화값, 상기 상대포화도 및 상기 온도값을 모니터링하는 프로세서를 구비하는 제어부
    를 포함하는 오일 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학투과체는 이격되어 있는 제1 광학윈도우 및 제2 광학윈도우를 포함하고,
    상기 발광수단과 상기 색상감지수단은 상기 제1 광학윈도우와 제2 광학윈도우의 서로 대면하는 면의 이면에 각각 접촉되어 배치되는
    오일 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학투과체는 상기 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 일단에서 상기 광이 입사 및 출사하고 타단에는 광반사부재가 설치된 실린더체를 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 발광수단의 일단과 상기 실린더체의 일단을 연결하는 제1 광섬유와 상기 색상감지수단의 일단과 상기 실린더체의 일단을 연결하는 제2 광섬유를 더 구비하는
    오일 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 오일이 유출입하는 통공이 형성된 중공부를 포함하고,
    상기 실린더체는 상기 실린더체의 일단에서 상기 중공부의 일측 벽에 고정되고 상기 실린더체의 타단에서 상기 중공부의 타측 벽에 고정되는
    오일 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학투과체는 상기 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 광이 입사하는 입사면과 광이 출사하는 출사면을 가지는 육면체를 포함하고,
    상기 발광수단은 발광하는 광의 광학축이 상기 입사면에 수직이 되도록 배치되고 상기 색상감지수단은 수광되는 광의 광학축이 상기 출사면에 수직이 되도록 배치된
    오일 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입사면과 출사면은 상기 육면체의 내부전반사 조건을 만족하도록 챔퍼링되어 있는
    오일 모니터링 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광수단에 인접하게 상기 하우징에 배치되고 상기 발광수단의 광학 조사를 측정하여 신호를 출력하는 광학조사측정수단과 상기 발광수단에 공급되는 전류를 조절하는 전류드라이버를 구비하는 센서모니터링부를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 광학조사측정수단의 출력신호에 근거하여 상기 전류드라이버를 제어하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 색상감지수단의 신호를 증폭하여 상기 프로세서에 전달하기 위한 증폭기와 상기 프로세서에 의해 상기 신호를 조정하기 위한 피드백레귤레이터를 구비하는 신호보정부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 증폭기의 출력신호의 게인을 조정하기 위한 게인증폭기를 더 구비하고,
    상기 프로세서는 상기 증폭기로부터의 출력신호를 기설정된 최소임계치 및 최대임계치와 비교하고, 상기 증폭기로부터의 출력신호가 상기 최소임계치 및 최대임계치를 벗어나면 상기 게인증폭기의 게인을 가감하고 상기 증폭기로부터의 출력신호가 상기 최소임계치 및 최대임계치 사이에 있으면 상기 비율값 및 상기 변화값을 연산하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해 제어되고 상기 비율값, 상기 변화값, 상기 상대포화도 및 상기 온도값을 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는
    오일 모니터링 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서와 호스트 컴퓨터와의 통신을 위한 인터페이스를 구비한 통신부를 더 포함하는
    오일 모니터링 장치.
  11. 오일을 수용하는 부재 내에 오일과 접촉하도록 장착된 하우징과, 상기 하우징에 설치되고 오일을 통과한 광의 광학강도를 측정하여 신호를 출력하는 제1 센서, 오일의 함수량을 측정하여 신호를 출력하는 제2 센서 및 오일의 온도를 측정하여 신호를 출력하는 제3 센서를 구비하는 프로브와, 상기 센서들과 인라인 연결되어 상기 오일의 상태를 분석하는 분석모듈을 포함하는 오일 모니터링 장치이며,
    상기 제1 센서는 상기 오일에 접촉하는 경계면을 가지는 광학투과체와 상기 광학투과체에 광을 조사하는 발광수단과 상기 광학투과체와 경계면을 통해 오일을 통과한 광의 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 각각의 광학강도를 측정하여 각각의 신호를 출력하는 색상감지수단을 구비하고,
    상기 분석모듈은 상기 제1 내지 제3 센서의 출력신호를 연산하는 프로세서를 구비하는 제어부를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 제1 센서의 출력신호로부터 상기 적색파장범위의 출력 대 상기 녹색파장범위의 출력의 비율값인 제1 파라미터를 연산하고, 상기 제1 센서의 신호로부터 상기 오일의 초기 상태와 현재 상태 간의 상기 적색, 녹색 및 청색파장범위에서의 광학강도 변화값인 제2 파라미터를 연산하고, 상기 제2 센서의 출력신호로부터 물의 오일에 대한 상대포화도인 제3 파라미터를 연산하고, 상기 제3 센서의 출력신호로부터 오일의 온도인 제4 파라미터를 연산하고, 상기 제1 내지 제4 파라미터와 상기 제1 내지 제4 파라미터의 각각의 한계값과 비교하는
    오일 모니터링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광학투과체는 이격되어 있는 제1 광학윈도우 및 제2 광학윈도우를 포함하고,
    상기 발광수단은 색상감지수단은 상기 제1 광학윈도우와 제2 광학윈도우의 서로 대면하는 면의 이면에 각각 접촉되어 배치되는
    오일 모니터링 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 하우징은 오일이 유출입하는 통공이 형성된 중공부를 포함하고,
    상기 광학투과체는 상기 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 일단에서 상기 광이 입사 및 출사하고 타단에는 광반사부재가 설치된 실린더체를 포함하고,
    상기 실린더체는 상기 일단에서 상기 중공부의 일측 벽에 고정되고 상기 타단에서 상기 중공부의 타측 벽에 고정되며,
    상기 제1 센서는 상기 발광수단의 일단과 상기 실린더체의 일단을 연결하는 제1 광섬유와 상기 색상감지수단의 일단과 상기 실린더체의 일단을 연결하는 제2 광섬유를 더 구비하는
    오일 모니터링 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광학투과체는 상기 오일의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 광이 입사하는 입사면과 광이 출사하는 출사면을 가지는 육면체를 포함하고,
    상기 입사면과 출사면은 상기 육면체의 내부전반사 조건을 만족하도록 챔퍼링되고,
    상기 발광수단은 발광하는 광의 광학축이 상기 입사면에 수직이 되도록 배치되고 상기 색상감지수단은 수광되는 광의 광학축이 상기 출사면에 수직이 되도록 배치되는
    오일 모니터링 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석모듈은 상기 발광수단에 인접하게 상기 하우징에 배치되고 상기 발광수단의 광 조사 수준을 검출하여 신호를 출력하는 포토다이오드와 상기 발광수단에 공급되는 전류를 조절하는 전류드라이버를 구비하는 센서모니터링부를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 포토다이오드의 출력신호에 근거하여 상기 전류드라이버를 제어하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  16. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석모듈은 상기 색상감지수단의 신호를 증폭하여 상기 프로세서에 전달하기 위한 증폭기와 상기 프로세서에 의해 상기 신호를 조정하기 위한 피드백레귤레이터를 구비하는 신호보정부를 더 구비하며,
    상기 제어부는 상기 증폭기의 출력신호의 게인을 조정하기 위한 게인증폭기를 더 구비하고,
    상기 프로세서는 상기 증폭기로부터의 출력신호를 기설정된 최소임계치 및 최대임계치와 비교하고, 상기 증폭기로부터의 출력신호가 상기 최소임계치 및 최대임계치를 벗어나면 상기 게인증폭기의 게인을 가감하고, 상기 증폭기로부터의 출력신호가 상기 최소임계치 및 최대임계치 사이에 있으면 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터를 연산하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  17. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석모듈은 상기 프로세서에 의해 제어되고 상기 제1 내지 제4 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는
    오일 모니터링 장치.
  18. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 녹색파장범위의 광학강도의 출력신호와 상기 청색파장범위의 광학강도의 출력신호를 적색파장범위의 광이 상기 광학투과체에서 상기 오일로 투과한 깊이로 표준화하고, 상기 비율값과 상기 녹색파장범위에서의 광학강도의 변화값 및 상기 청색파장범위에서의 광학강도의 변화값을 연산하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 녹색파장범위의 광학강도의 출력신호와 상기 청색파장범위의 광학강도의 출력신호를 적색파장범위의 광이 상기 광학투과체에서 상기 오일로 투과한 깊이로 표준화하고, 상기 제1 파라미터와 제2 파라미터를 연산하도록 구성된
    오일 모니터링 장치.
  20. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 발광수단은 RGB LED 및 백색 LED 중에서 선택되는 어느 하나인
    오일 모니터링 장치.
  21. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 색상감지수단은 컬러 센서인
    오일 모니터링 장치.
  22. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제2 센서는 상기 오일에 접촉하는 표면에 소유성 물질이 코팅된 공기습도센서인
    오일 모니터링 장치.
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