[发明专利]油液污染度检测电路

说明书

技术领域

本设计发明属于一种检测电路，主要涉及各种油液中颗粒计数的光电转换电路，信号比较脉冲输出电路和计数输出电路。

背景技术

油液是液压系统的工作介质，液压系统的控制信息和工作动力的传递都要通过油液来完成，如液压泵、液压马达、各种阀等元件的工作状况和使用寿命都与液压油的性能密切相关。近年来，为实时监控油液以保证液压系统安全工作，很多研究部门依据油液中的固体颗粒是造成透射光衰减的这一因素设计了多种对油液中污染物固体颗粒的测试方法。目前的测试电路多采用先将检测信号放大，然后由软件处理测试监控信号根据国际液压油污染度等级代码与颗粒浓度的对应表对数据进行处理，显示液压油的等级。但是大多数的电路都有转换时间长、准确度低、转换精度低等缺点。我们在电路设计中采用高精度光敏元件HRLD-400，并经过信号的放大、比较、计数等一系列数据处理得到稳定真实的结果。本发明电路是依据硬件设计直接对检测信号分类处理。简化软件的处理，提高测试精确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种油液污染度检测光电转换电路，使其具有光路设计简单，测量范围广、操作简单和测量精度高等特点。

本发明是用光电转换原理来测量油液中所含的不同粒径颗粒个数，依此来计算油液的污染度。其原理如下：

当半导体激光二极管发出的光束经过凸透镜折射后变为平行光束，平行光通过截面积为A的光学玻璃窗口，照射到光电接收管上，当被测油液中没有颗粒时，电路输出的为一固定电压E，当油液中有投影面积为a的颗粒通过测试通光孔，阻挡了平行光束，使透射光衰减，此时输出幅度为E₀的脉冲，E₀＝(a/A)·E；

若颗粒为球形，或可等效为直径为d的球形，则

E₀＝(πd²E)/(4A)

即颗粒的投影面积和脉冲电压幅值呈线性关系。由此可根据脉冲幅度来判断颗粒的尺寸。

油液污染度检测电路分四个模块电路，它们分别是：光电转换电路、信号转换放大电路、信号比较脉冲输出电路和计数电路。其框图如图1所示。设计构思如图2所示。

光电转换电路包括放光管，凸透镜，测试油通道和接收管。光电转换电路主要用于将油液中的颗粒信息转换成可以观察到的电信号，供后续电路的处理。

信号转换放大电路的主要功能是将光电转换出来的微弱的电流信号变成电压信号并对该信号进行放大，光电转换电路和信号转换放大电路的电路图如图3所示，从图3中可以看出：当发光二极管发出的光信号，经凸透镜折射后变为平行光束，穿过测试油通道后照射再光敏电管T2上，光电管T2导通，流经T2的电流信号经过运算放大器A1的I-V转换变为电压信号，再经过由A2的放大，最终经过T3的电平转换，变成被处理信号。电路中，C1作为密勒补偿电容，主要用于消除相差，防止振荡。

信号比较脉冲输出电路用来将放大电路输出的含有颗粒信息的电压信号分为两路，一路直流信号，一路交流信号，直流信号通过可调电位计送至电压比较器的阈值设置端，交流信号送至电压比较器的信号输入端，对于粒径较小(5～50μm)的颗粒在比较输出时由于信号较弱，需要再加一级放大和隔离。交流信号在输入到比较器时要加一个限幅电路来减小信号的传输干扰误差。信号比较脉冲输出电路的电路图如图4所示。

计数电路用来对每个粒径颗粒数脉冲的计数，当脉冲输出电路有脉冲输出时，计数电路就对该脉冲进行计数，计数结果通过显示模块显示或直接由单片机来进行处理。

附图说明

信号处理电路的电路图如图4所示(仅以三个通道来说明)：