[发明专利]一种透明油液颗粒污染度的检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术领域，是一种透明油液颗粒污染度的检测装置及其检测方法。

背景技术

在现代工业中的液压系统、润滑油系统以及航空燃油等油液中固体颗粒污染物的含量是一项重要的品质指标。这些系统，对于油液的清洁度都有一定的要求。油液中含有固体颗粒时，会对运行中的设备造成磨损，减少设备的使用寿命，而设备磨损掉的颗粒又进一步加速了设备的损耗，如果不能及时发现设备中含有的固体颗粒污染物，不仅会对设备造成损害还会引发设备事故。

目前，对油液中固体颗粒污染物的检测，主要采用光阻法。光阻法是利用颗粒对光的阻挡作用。基本过程是，油液在透明管道中流动，一束平行光照在平行管道上，油液管道另一侧放置一垂直的光电感应器，当油液中固体颗粒通过平行管道时，照射在光电感应器上的光强相应减少，光电感应器输出信号幅值相应降低，则颗粒阻挡光的面积反应出颗粒的投影面积，光电感应器输出信号的变化幅度也随之相应变化。这种方式下要求颗粒无重叠，所以设计的平行管道非常的狭窄，属于微米级数量的长度及宽度，管道的加工难度较大，并且管道容易堵塞。同时为了准确测量油液单位体积中的颗粒数含量，需要精密的微流量测量、调节装置以及稳定的恒压产生设备，管道系统的设计比较复杂。另一方面，油液中一般要求测量的固体颗粒粒径在2～150μm的范围，而为了测量大粒径的固体颗粒，光感应器的尺寸应能覆盖全部被测颗粒的尺寸，所以光感应器本身尺寸也较大，这样当小粒径的颗粒通过平行管道时，光感应器被遮住的部分比较小，输出信号容易淹没在噪声中，导致测量的不准确。

中国发明专利公开号CN101762447A公开了名称为“油液污染度检测电路”，该电路基于光阻法原理，感光元件使用单个感光二极管，根据不同颗粒投影面积产生的光信号强度，计算颗粒粒径。由于被测颗粒粒径范围较大，故小粒径颗粒信号不明显，容易淹没在电路噪声中。中国发明公开号CN102866097A公开了名称为“一种变流量条件下油液颗粒计数器的污染度实时检测方法”，以所测得的颗粒速度代替油液速度，但是该方法仍然存在小粒径颗粒信号容易淹没在电路噪声中的问题，从而导致油液体积的测量误差较大。现有检测方法所用的装置存在着加工精度要求苛刻，设备昂贵；系统复杂，易堵塞管道，信号性噪比低等缺点。

发明内容

本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进和创新，提供一种科学合理，信号性噪比高，检测准确的透明油液颗粒污染度的检测方法，并提供实现该方法所涉及的结构简单，成本低的装置。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种透明油液颗粒污染度的检测装置，其特征是，它包括激光二极管、柱状透镜、与柱状透镜平行光垂直的测量管道、CMOS光学传感器、FPGA控制器、RS232串口和HMI人机界面触摸屏，以激光二极管作为激光光源，柱状透镜将光源的激光变成平行光，与柱状透镜平行光垂直的测量管道输送被检测的透明油液，CMOS光学传感器将相应像素上的光强换算成颗粒粒径，FPGA控制器作为CMOS光学传感器的时序驱动及信号接收、运算处理器；FPGA处理运算后将结果通过RS232串口发送到HMI人机界面触摸屏显示。

所述的HMI人机界面触摸屏具有USB接口，HMI人机界面触摸屏通过RS485接口与PLC可编程逻辑控制口和/或DCS集散控制系统电连接。

实现本发明另一目的采用的技术方案是：一种透明油液颗粒污染度的检测方法，其特征是，它包括以下内容：采用激光二极管发出的激光经过柱状透镜后变成平行光，透过与柱状透镜平行光垂直的测量管道，投射在CMOS光学传感器的采样窗口上，采用FPGA控制器作为CMOS光学传感器的时序驱动及信号接收、运算处理器，CMOS光学传感器固定感光区域及采样窗口的大小，FPGA控制器只驱动并处理采样窗口内像素；测量管道内含有颗粒的油液流过时，则投影在CMOS光学传感器相应像素上的光强发生变化，根据取样窗口内相邻像素输出信号幅值的变化之和，求出颗粒的面积，进而换算成颗粒粒径；采用速度积分累计和计算所测量油液的体积，油液流速的测量是计算颗粒通过采样窗口的时间获得的，该流速值一直使用到下一个不同时出现在采样窗口区域的颗粒的速度计算值之时；经FPGA控制器处理运算后，将结果通过RS232串口发送到HMI人机界面触摸屏进行显示；或通过HMI人机界面触摸屏具有的USB接口与U盘连接，将检测数据输出存入U盘中，或HMI人机界面触摸屏通过RS485接口与PLC可编程逻辑控制器和/或DCS集散控制系统实现在线数据显示和数据远传显示。