專利名稱：基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油液監(jiān)測領域，特別涉及一種在線、小體積、高精度的潤滑油微量水分傳感器。
背景技術：
潤滑油污染是機械設備故障重要原因之一，而水污染是潤滑油污染的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，潤滑油的水分含量達到O. I %吋，油液開始變成白濁狀，潤滑油的水分含量達到O. 4%吋，軸承將發(fā)生嚴重磨損。實驗表明隨著含水量的逐漸增加，潤滑油的抗磨性逐漸下降，當水分含量超過0.4%達1%甚至更高的時候，抗磨性急劇下降，潤滑油的潤滑性喪失。因此，實時監(jiān)測潤滑油中O. 1%到I %的水分含量及其狀態(tài)，對預報和避 免機械設備故障有重要意義。目前市面上的在線測量傳感器原理以基于介電常數(shù)的電容法居多。申請?zhí)枮?01010295276. 9的發(fā)明專利中提到基于介電常數(shù)的電容法的美國迪沃森公司的EASZ-I系列產(chǎn)品，井指出該系列的產(chǎn)品僅適用水分含量較高的情況，對微量水分含量不能準確測量。同時這類產(chǎn)品的明顯缺點在于不能避免氣泡的影響。若潤滑油液中混有氣泡，測量結(jié)果有較大的偏差。因此，開發(fā)ー種高精度的、不受氣泡影響的在線潤滑油在線水分傳感器具有重要意義。原油的電導率約為10_nS/m，水的電導率約為10_5S/m，因此，油水混合物的電導率主要取決于油液中水的含量，且油水混合物電導率大小與油液水分含量成正相關。本發(fā)明正是依據(jù)油水電導相差巨大這ー特性，測量油水混合物的電導率，得出潤滑油中水分含量。由于空氣的電導率略小于原油電導率，且一般油液中的氣泡含量很少，因此測量過程中可以忽略氣泡的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的缺點，提出ー種基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，其特點是體積小、能測量到最小O. 1%的含水量，井能檢測潤滑油中是否存在游離水，測量結(jié)果幾乎不受氣泡的影響。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器包括傳感器探頭、傳感器殼體及傳感器測試電路，所述傳感器探頭通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼中。所述傳感器探頭為絕緣圓柱體，絕緣圓柱體上繞有ー層兩根相互緊挨的平行的漆包細導線，兩根漆包線的一端懸空，另一端接入電路，兩根漆包線表面削去部分絕緣漆，露出部分導線形成測量電極。所述傳感器測試電路包括穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級放大部分，穩(wěn)壓部分24V直流電源從ニ極管Dl —端接入，ニ極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端 輸出電壓為12V,三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V ;米樣部分電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別對應傳感器的四個測量探頭，將電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別串聯(lián)一支ニ極管后并聯(lián)，對應的四只ニ極管分別為ニ極管D2、ニ極管D3、ニ極管D4和ニ極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4 ;兩級放大部分米樣部分輸出信號接入兩級放大部分，第一級放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。所述傳感器殼體包括底板、底殼、上端蓋、流道、下端蓋。底殼通過螺紋連接固定于底板上，流道通過螺紋連接固定于底殼上，上端蓋通過螺紋連接固定于流道上，下端蓋通過螺紋連接固定于流道上。所述流道上勻布四個圓孔，圓孔兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個傳感器探頭。所述上端蓋上設有布置線路的布線槽和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔。所述下端蓋上設有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔和錐孔，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。本發(fā)明基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器與現(xiàn)有的水分傳感器相比，有以下優(yōu)點I、在線實時監(jiān)測、小體積、高精度、可安裝于機械設備，以實現(xiàn)潤滑油全壽命周期在線監(jiān)測和自動報警。2、可以檢測出是否有游離水的存在。3、氣泡對傳感器的影響可忽略不計。4、改變傳感器探頭長度、漆包線直徑，可改變傳感器的測量范圍和精度，實現(xiàn)不同的測量要求。


圖I是本發(fā)明的基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的探頭的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的傳感器測試電路的穩(wěn)壓部分；圖3是本發(fā)明的傳感器測試電路的采樣部分；圖4是本發(fā)明的傳感器測試電路的兩級放大部分；圖5是本發(fā)明的傳感器殼體的剖視圖；圖6是本發(fā)明的流道的俯視圖；圖7是本發(fā)明的上端蓋的剖視圖；圖8是圖7的上視圖；圖9是本發(fā)明的ー種下端蓋的剖視圖；圖中1、漆包線b ;2、漆包線a ；3絕緣柱體；4、底板；5、底殼；6、上端蓋；7、流道；8、傳感器探頭；9、下端蓋；10、圓孔11、布線槽；12、上端蓋螺紋孔；13錐孔；14、下端蓋螺紋孔。
具體實施例方式圖I所示，本發(fā)明基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器的探頭的
具體實施例方式由絕緣柱體3和漆包線a、漆包線b組成。漆包線a、漆包線b相互緊挨平行的纏繞于絕緣柱體3上，削去約漆包線直徑四分之一厚的部分，使兩根漆包線銅芯部分裸露形成測量電極，兩根漆包線的一端懸空，另一端分別接入電路。圖2是本發(fā)明傳感器測試電路的穩(wěn)壓部分的
具體實施例方式24V直流電源從ニ極管Dl —端接入，ニ極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端輸出電壓為12V，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V。圖3是本發(fā)明傳感器測試電路的采樣部分的
具體實施例方式電阻R13、電阻R14、電阻Rl5、電阻R16分別對應傳感器的四個測量探頭，將電阻Rl3、電阻R14、電阻Rl5、電阻R16分別串聯(lián)一支ニ極管后并聯(lián)，對應的四只ニ極管分別為ニ極管D2、ニ極管D3、ニ極管D4和ニ極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4。圖4是本發(fā)明傳感器測試電路的兩級放大部分的
具體實施例方式采樣部分輸出信號接入兩級放大部分，第一級放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。圖5是本發(fā)明傳感器殼體的具體實施方案，底殼5通過螺紋連接固定于底板4上，流道7通過螺紋連接固定于底殼5上，上端蓋6通過螺紋連接固定于流道7上，下端蓋9通過螺紋連接固定于流道7上，上端蓋6、下端蓋9和流道7之間用O型圈密封。傳感器探頭8通過過盈配合固定于上端蓋6上，傳感器探頭輸出線路經(jīng)上端蓋6的布線槽引至底殼中傳感器測試電路，傳感器測試電路由螺紋連接固定于底殼5中。圖6是本發(fā)明的流道的具體實施方式
，流道7上勻布四個圓孔10，圓孔兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個傳感器探頭。圖7、圖8是本發(fā)明的上端蓋的具體實施方式
，上端蓋6上設有布置線路的布線槽11和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔12。圖9是本發(fā)明的下端蓋的具體實施方式
，下端蓋9上設有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔13和錐孔14，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。潤滑油水分在線測量步驟如下I、搭建輔助油路由微量泵提供油液循環(huán)動力，將被監(jiān)測油液從油箱引入至微量泵，再由微量泵輸出至傳感器下端蓋的快速接頭，由傳感器上端蓋輸出回到油箱。
2、搭建測試系統(tǒng)將24V直流穩(wěn)壓電源接至傳感器電源輸入端，傳感器輸出端以差分方式接入數(shù)據(jù)采集卡，再由數(shù)據(jù)采集將水分傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入PC機。3、實現(xiàn)在線測試采集實驗數(shù)據(jù)，計算水分含量，記錄分析水分含量變化趨勢，實現(xiàn)水分含量超標自動報警 。
權利要求
1.基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，包括傳感器探頭(8)、傳感器殼體及傳感器測試電路，其特征在于，所述傳感器探頭(8)通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋(6)上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼(5)中。
2.根據(jù)權利要求I所述基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器探頭(8)為絕緣圓柱體，絕緣圓柱體上繞有一層兩根相互緊挨的平行的漆包細導線a、b，兩根漆包線的一端懸空，另一端接入電路，兩根漆包線表面削去部分絕緣漆，露出部分導線形成測量電極。
3.根據(jù)權利要求I所述基于電導率測量的潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器測試電路包括穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級放大部分，穩(wěn)壓部分、采樣部分和兩級放大部分，穩(wěn)壓部分24V直流電源從二極管Dl —端接入，二極管Dl另一端串接電阻R1，電阻Rl再與三端穩(wěn)壓管U3和三端穩(wěn)壓管U4串聯(lián)，三端穩(wěn)壓管U3的輸入端和地端之間并聯(lián)電容Cl，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端和地端并聯(lián)電容C2，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端與地端之間并聯(lián)電容C3，三端穩(wěn)壓管U3的輸出端輸出電壓為12V，三端穩(wěn)壓管U4的輸出端輸出為5V ；采樣部分電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別對應傳感器的四個測量探頭，將電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別串聯(lián)一支二極管后并聯(lián)，對應的四只二極管分別為二極管D2、二極管D3、二極管D4和二極管D5，再將電阻R2、電阻R4串聯(lián)于該并聯(lián)電路的兩端，電阻R12的另一端接12V，電阻R4的另一端接地，在電阻R4與電阻R16之間接電阻R5，電阻R5的另一端為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C4 ;兩級放大部分米樣部分輸出信號接入兩級放大部分，第一級放大與電阻R9串聯(lián)，再與第二級放大串聯(lián)，再與電阻R12串聯(lián)，電阻R12的另一端作為輸出，在輸出端與地端并聯(lián)電容C8。
4.根據(jù)權利要求I所述基于電導率測量的潤滑油微量水分傳感器，其特征在于，所述傳感器殼體包括底板(4)、底殼(5)、上端蓋(6)、流道(7)、下端蓋(9)，底殼(5)通過螺紋連接固定于底板(4)上，流道(7)通過螺紋連接固定于底殼(5)上，上端蓋(6)通過螺紋連接固定于流道(7)上，下端蓋(9)通過螺紋連接固定于流道(7)上。
5.根據(jù)權利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述流道(7)上勻布四個圓孔(10)，圓孔(10)兩端有倒角引流，以保證潤滑油液均勻的流經(jīng)四個傳感器探頭。
6.根據(jù)權利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述上端蓋(6)上設有布置線路的布線槽(11)和用于連接快速接頭的上端蓋螺紋孔(12)。
7.根據(jù)權利要求3所述傳感器殼體，其特征在于，所述下端蓋(9)上設有用于連接快速接頭的下端蓋螺紋孔(14)和錐孔(13)，錐孔可保證測試完成后流道中不易殘留油液。
全文摘要
本發(fā)公開了一種基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器，包括傳感器探頭、傳感器殼體及傳感器測試電路，所述傳感器探頭通過過盈配合固定于傳感器殼體的上端蓋上，所述電路通過螺紋連接固定于傳感器殼體的底殼中。本發(fā)明基于電導率測量的在線潤滑油微量水分傳感器能測量潤滑油中最小0.1％含水量，并能檢測潤滑油中是否存在游離水，且其測量結(jié)果不受氣泡的影響；可安裝于機械設備在線實時監(jiān)測，以實現(xiàn)潤滑油全壽命周期在線監(jiān)測和自動報警；測量范圍和精度可調(diào)，以實現(xiàn)不同的測量要求。
文檔編號G01N27/02GK102628821SQ20121008417
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者張樂, 張亞麗, 張小剛, 彭業(yè)萍, 武通海 申請人:西安交通大學