專利名稱：用于檢測流體中雜質(zhì)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如油等流體的分析。本發(fā)明特別涉及對于諸如污物的雜質(zhì)監(jiān)視流體質(zhì)量。
背景技術(shù)：
已經(jīng)估計，在澳大利亞采礦工業(yè)中由油相關(guān)的引擎或其它機(jī)器故障引起的修理和停機(jī)時間大約占30-50％的操作成本。在發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)中，由于機(jī)器和引擎磨損造成的損失占大約國民生產(chǎn)總值的6％。這樣，研發(fā)對磨損可靠的預(yù)測的有效技術(shù)及維護(hù)工作潤滑油的有效性有實質(zhì)的意義。當(dāng)前基于預(yù)先安排的油采樣的診斷測試不能迅速檢測快速進(jìn)展的部件的故障或油雜質(zhì)的突然攝入。
此外，在許多情形下，任何油的變化的定時與所測量的使用油的車輛或機(jī)器的使用相關(guān)，而不是油的實際狀態(tài)。理想上，希望監(jiān)視油的狀態(tài)，以便在機(jī)器或機(jī)器部件任何特征故障發(fā)生之前，能夠獲得關(guān)于油的劣化或污染的信息。
已經(jīng)采用不同的方法監(jiān)視油的狀態(tài)。例如，美國專利No.4831362的說明書公開了一種設(shè)備，用于檢測潤滑油中的鐵磁顆粒。該設(shè)備由兩個通過潤滑油電感耦合的繞組構(gòu)成。位于傳感器繞組后面的一個永久磁體產(chǎn)生磁通，吸引在傳感器繞組中引起脈沖的鐵磁顆粒。
美國專利No.5262732描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)既使用永久磁體又使用電磁鐵，同時向潤滑油施加它們的磁場，以便吸引油中的鐵磁顆粒。
美國專利No.6204656公開了一種與磁場強(qiáng)度梯度配合的傳感器陣列，以獲得通過該陣列含鐵顆粒的具體分布。遺憾的是，這兩個專利的系統(tǒng)都通常對在運(yùn)動機(jī)器遇到的機(jī)械振動敏感。此外，只能獲得關(guān)于被監(jiān)視的油的退化受到限制的信息。
已經(jīng)設(shè)計出其它的系統(tǒng)用于監(jiān)視油的污染，諸如測量電介質(zhì)常數(shù)。然而，當(dāng)前還沒有能夠監(jiān)視油的雜質(zhì)范圍并可用來分析和監(jiān)視其它流體的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于檢測流體中雜質(zhì)的另外的方法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了一種基于阻抗光譜技術(shù)、用于潤滑油的在線檢測系統(tǒng)。這一檢測器系統(tǒng)能夠提供關(guān)于雜質(zhì)的類型和大小及油的退化，特別是含鐵的磨損物的濃度和平均尺寸的在線信息。該信息將使在它們導(dǎo)致代價高的修理和停機(jī)之前能夠盡早檢測出問題。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供了一種用于檢測流體中雜質(zhì)的方法，包括以下步驟向位于流體中的電極施加能源，對能源的多個不同頻率測量電極兩端實和虛電阻抗值，并識別流體中至少一類雜質(zhì)的至少一個特征。
該方法優(yōu)選地能夠檢測流體中雜質(zhì)的類型和水平，并識別流體中雜質(zhì)的類型和/或水平。
能源優(yōu)選地向電極提供交變電流或電壓。
電極可按一個或多個對配置，以提供通過電極對兩端的壓降。
電極優(yōu)選地配有多個連接在一起的第一電極與多個連接在一起的第二電極。
實和虛阻抗值優(yōu)選地包括數(shù)學(xué)相關(guān)參數(shù)，諸如阻抗、導(dǎo)納、模數(shù)和介電常數(shù)等的實和虛分量。
該方法優(yōu)選地包括識別流體中雜質(zhì)的一個或多個特性。
雜質(zhì)優(yōu)選地包括諸如氣體、固體、液體等物質(zhì)，或諸如熱、電荷等能量，或以上不同的組合。
根據(jù)一實施例，本發(fā)明涉及在選擇的頻率或在0.1Hz到1MHz頻率范圍測量阻抗的實部和虛部。
測量步驟可包括對阻抗的實部和虛部顯示頻譜。
該方法優(yōu)選地包括在每一測量頻率或被測阻抗頻譜，測量流體的溫度的步驟。
該方法可包括對實和虛阻抗值的顯示和/或產(chǎn)生頻譜的步驟。
該方法可包括這樣的步驟，即以虛對實阻抗值的復(fù)平面曲線圖的形式，或以標(biāo)定從實和虛阻抗值推導(dǎo)的量顯示阻抗頻譜。
該方法優(yōu)選地包括確定含鐵磨損顆粒的濃度和/或平均顆粒尺寸的步驟。
優(yōu)選地從阻抗頻譜確定含鐵磨損顆粒的濃度和/或尺寸。
頻率范圍優(yōu)選地在0.1Hz到1MHz。
該方法可包括從被測阻抗頻譜確定雜質(zhì)的步驟。
該方法優(yōu)選地包括確定被測阻抗頻譜中的峰值數(shù)和/或峰值位置的步驟。
該方法最好還包括確定被測阻抗頻譜中峰值高度和/或峰值的相對高度的步驟。
該方法可包括在預(yù)定的時間段測量阻抗頻譜的步驟。
根據(jù)一實施例，該方法包括在一時間段在選擇的頻率測量阻抗的步驟。
該方法優(yōu)選地包括分析阻抗頻譜并產(chǎn)生阻抗頻譜峰值高度對雜質(zhì)的階諸如氧化物的階的曲線圖。
應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語阻抗頻譜是指EIS(電阻抗頻譜)。
雜質(zhì)優(yōu)選地包括粉塵，水，冷卻劑，柴油，含鐵顆粒，氧化物。
該方法優(yōu)選地包括從EIS測量物質(zhì)的濃度和尺寸，流體的類型等。
該方法優(yōu)選地包括施加磁場以吸引電極之間含鐵顆粒的步驟，從而電極之間的間隙能夠由含鐵顆粒填充床填充。
優(yōu)選地使用DC電磁鐵產(chǎn)生磁場。
該方法優(yōu)選地包括對于一時間段，在選擇的頻率在電極之間的間隙中含鐵顆粒的填充床的兩端，測量電阻抗。
該方法可包括提供流體中測量的雜質(zhì)的一個或多個特征的圖形顯示。
優(yōu)選地從電極之間的間隙的阻抗變化率確定顆粒濃度。
該方法可包括提供第一和第二組電極，第一組電極用于檢測含鐵顆粒，且第二組電極用于檢測其它雜質(zhì)。
該方法優(yōu)選地包括提供磁場產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生通過第一組電極位于的區(qū)域的磁場。
該磁場優(yōu)選地通過DC電磁鐵施加。
第一組電極可安裝到垂直于磁體軸線的非導(dǎo)電基片。
第一組電極的尺寸優(yōu)選地比第二組電極小得多。
第一組電極優(yōu)選地軸向?qū)φ诙M電極流體下游的流。
該方法優(yōu)選地包括使用模式識別算法分析阻抗頻譜的步驟，以識別流體中雜質(zhì)的類型和/或水平。
該方法優(yōu)選地包括通過確定阻抗頻譜的特性參數(shù)的變化確定流體中特定的物質(zhì)是否存在的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供了一種用于檢測流體中雜質(zhì)的裝置，包括位于流體腔體中的第一組電極，電極與通過流體腔體的流體的流軸向?qū)φ?；與電極連接的測量裝置，用于對于多個頻率測量電極兩端實和虛阻抗值，從而數(shù)據(jù)處理器能夠?qū)τ诙鄠€不同的頻率顯示實和虛阻抗值的變化。
該測量裝置優(yōu)選地適于測量電極兩端的電阻抗頻譜。
該裝置優(yōu)選地包括第二組電極，其位于流體腔體中并連接到測量裝置，用于檢測不同于由第一組電極檢測的雜質(zhì)。
第一組電極優(yōu)選地位于第二組電極的下游。
該裝置可包括磁場產(chǎn)生器諸如電磁鐵。
該裝置優(yōu)選地包括帶有一流體腔體的一適配器殼體，電極位于其中。
該方法優(yōu)選地包括這樣的步驟，即通過確定特性參數(shù)的變化而確定特定的物質(zhì)是否在流體中出現(xiàn)，諸如從被測量的阻抗頻譜抽取的第一和第二自動導(dǎo)數(shù)，實阻抗選擇范圍上的虛阻抗分量的平均值等。
優(yōu)選地有這樣的步驟，該步驟在從磁場施加到第一組電極時開始的最初50秒鐘，從相對阻抗對時間的曲線的平均斜率計算阻抗的降低率。
該方法優(yōu)選地包括記錄阻抗量值對時間的曲線，并把該曲線轉(zhuǎn)換為相對阻抗曲線，該曲線定義為阻抗量值對間隙中沒有任何含鐵顆粒的阻抗量值對時間的比率。
根據(jù)本發(fā)明又一方式，提供了一種分析流體中雜質(zhì)的方法，包括以下步驟接收阻抗數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括在位于流體中的電極兩端測量的實和虛阻抗值；在多個時間段記錄阻抗頻譜；對接收的阻抗數(shù)據(jù)計算阻抗頻譜的峰值高度；比較阻抗頻譜的峰值高度與基準(zhǔn)阻抗頻譜的峰值高度，并從比較步驟確定雜質(zhì)的特性。
該方法優(yōu)選地包括確定在收到的數(shù)據(jù)阻抗頻譜中出現(xiàn)多少個峰值。
該方法可包括通過阻抗頻譜中的峰值數(shù)及峰值或每一峰值高度，確定特定物質(zhì)是否存在的步驟。
該方法優(yōu)選地包括通過確定單個峰值高度或阻抗頻譜，并確定這是否在一預(yù)定的范圍諸如30到50KΩ，而確定是否出現(xiàn)特定的物質(zhì)。
30到50KΩ的范圍可隨電極配置的變化而變化。
數(shù)據(jù)處理器優(yōu)選地被編程以顯示在一時間段上阻抗量值的變化。
該方法可包括這樣的步驟，該步驟通過確定阻抗頻譜的峰值或其每一峰值是否變形并具有明顯的尾部，而確定是否出現(xiàn)特定的物質(zhì)。
該方法可包括這樣的步驟，該步驟通過確定阻抗頻譜的峰值或其每一峰值在低頻范圍是否變形并具有明顯的尾部，而確定是否出現(xiàn)特定的物質(zhì)。
因而，本發(fā)明提供了一種檢測流體中污物的方法，該方法包括向被支撐的流體內(nèi)的電極對施加一電場，并測量流體和同一流體未污染的樣品之間的電場特征的變化。
該方法還可包括向電極對附近的流體施加一磁場，以向電極對吸引含鐵顆粒。
本發(fā)明還提供了一種用于檢測流體中污物的設(shè)備，該設(shè)備包括支撐在浸沒在流體中非導(dǎo)電基座上的一電極對，用于向電極施加電場的裝置，以及用于測量流體特征變化的測量裝置。
該設(shè)備還包括用于在電極對附近施加磁場的裝置。


現(xiàn)在將參照附圖僅通過例子說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例用于檢測流體中雜質(zhì)的裝置的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例表示對于從0.1Hz到1MHz的頻率范圍虛阻抗對實阻抗的阻抗頻譜；圖3示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例對于有水污染的油的阻抗頻譜的圖形表示；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例阻抗頻譜的圖形表示；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例阻抗頻譜的圖形表示；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例阻抗頻譜的圖形表示；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例氧化程度(可允許％)對EIS峰值高度(ohms×104)的圖形表示；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的阻抗頻譜；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例用于檢測和分析流體中雜質(zhì)的方法的示意圖；圖10a示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例，當(dāng)間隙充滿含鐵顆粒時，達(dá)到極限值的顆粒檢測電極之間阻抗對時間的圖形表示；圖10b示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例，流體中電極兩端阻抗對時間的圖形表示；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例，阻抗降低率對鐵顆粒濃度的圖形表示；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例，對于改變鐵顆粒尺寸的阻抗頻譜的圖形表示；以及圖13示出用于覆蓋圖1所示裝置的適配器。
具體實施例方式
應(yīng)當(dāng)注意，附圖中所示的阻抗值是以歐姆給出的。
如圖1所示，用于檢測流體中雜質(zhì)的裝置包括一般間隔開1.6mm的一組流體測量電極11，與一般分開0.6mm的一組含鐵磨損顆粒檢測電極12。如圖13所示，這些電極位于適配器殼體13中流體流中。
流體測量電極11比含鐵顆粒檢測電極12大得多，并位于含鐵顆粒檢測電極12上游。
含鐵顆粒檢測電極12還平行地一同對流體測量電極11隊列的軸線成直角對齊。
比流體測量電極11小得多的含鐵顆粒檢測電極位于適配器13較小的流體腔體14中。
DC電磁鐵18位于靠近流體腔體14，以提供通過這一腔體的磁場。
其中裝有流體測量電極的另一腔體15優(yōu)選地與腔體14隔離。
每一組電極由連續(xù)的電極對構(gòu)成，每一對交替電極電連接在一起。
電阻抗光譜計16連接到每一組電極，以及數(shù)據(jù)處理器，諸如微型計算機(jī)17。
工作油通過適配器13流動，并在流體測量電極11與含鐵磨損顆粒檢測電極12之間的極板通過。
通過對電磁鐵或螺線管18加電，通過腔體14建立一磁場。
然后電阻抗光譜計16操作，以在典型選擇的頻率10kHz記錄電極12兩端的電阻抗。
在磁場響應(yīng)下，諸如潤滑油等油中含鐵磨損顆粒將移動到電極之間的間隙。在整個一個時間段，含鐵顆粒將逐漸填充每個電極對之間的間隙，并最終電極12將完全被掩埋在含鐵顆粒堆中。因而，在整個時間段每一電極對兩端的阻抗將逐漸降低，直到阻抗接近圖10a所示的極限值。
含鐵顆粒濃度越高，接近電極12兩端阻抗的極限值之間的時間段越短。
由于磁場集中的效應(yīng)并在每一電極對之間狹窄間隙的使用，該裝置能夠檢測濃度低到百萬分之幾的鐵顆粒。
通過使用如圖1中的數(shù)個電極對，該裝置的靈敏度進(jìn)一步增加。
強(qiáng)磁場的使用允許包括5到20微米尺寸范圍的大部分含鐵顆粒，從大批量油相向電極之間的極限穿過。
如圖10b所示，在具有尺寸63到102微米含鐵顆粒累積在電極之間的間隙的期間，鐵(含鐵)顆粒的濃度對被測量的相對阻抗的效果隨時間降低。相對阻抗定義為有磁場作用的間隙中的阻抗與間隙中沒有任何含鐵顆粒的阻抗的比率。這樣，圖10b表示對于較高含鐵顆粒濃度，例如每百萬200份(PPM)情形的電極12之間間隙中的阻抗，比對于較低含鐵顆粒濃度的阻抗更快地降低。
鐵顆粒濃度和尺寸對阻抗降低率的影響示于圖11。阻抗降低率定義為阻抗降低曲線最初50秒鐘的平均斜率，如圖10b所示。從這一圖示可見，對于特定鐵顆粒濃度，較大的顆粒尺寸具有較大阻抗降低率。
圖12中，示出鐵顆粒尺寸對檢測電極12之間完全充滿間隙中的填充床EIS的影響?？梢钥吹?，對于每一鐵顆粒尺寸，有一峰值虛阻抗值，該值隨顆粒尺寸增加而降低。
對于不同的鐵顆粒尺寸，虛阻抗峰值的位置也相對實阻抗值變化。
從以上可以看到，通過觀察電阻抗頻譜，能夠識別流體諸如油中鐵或含鐵顆粒尺寸和濃度屬性。
在開始下一個測量周期之前，電磁鐵應(yīng)當(dāng)斷電，以釋放吸引在第一組電極之間間隙中的含鐵顆粒。通過接通電磁鐵開始新的測量，并隨后作為時間函數(shù)立即測量并記錄間隙中的阻抗量值。當(dāng)阻抗量值達(dá)到極限值或隨時間變化非常緩慢時，停止記錄。然后，對于交變能的多個不同頻率通過測量實和虛電阻抗值，確定充滿的間隙兩端的電阻抗頻譜。從該電阻抗頻譜確定在選擇的頻率處的特征參數(shù)，包括峰值高度、阻抗量值或?qū)嵑吞摲至恐?，并對于不同含鐵顆粒尺寸與存儲的那些基準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較，以確定間隙中含鐵顆粒的尺寸。通過阻抗量值除以間隙中沒有含鐵顆粒的阻抗量值，阻抗量值對時間的曲線被轉(zhuǎn)換為相對阻抗對時間的曲線。然后從相對阻抗對時間的曲線在最初50秒鐘的平均斜率，計算阻抗降低率。阻抗降低率與對不同含鐵顆粒尺寸存儲的基準(zhǔn)阻抗降低率比較，以確定流體中含鐵顆粒的濃度。
因為流體諸如油包含除含鐵顆粒之外其它污物，圖1中所示的裝置包括較大電極11。
通過測量流體測量電極11兩端的電阻抗頻譜，能夠識別關(guān)于流體中雜質(zhì)的信息。
例如如圖2所示，能夠確定油類型/商標(biāo)對新鮮潤滑油的電阻抗頻譜的影響。
對于0.1Hz到1MHz頻率范圍，能夠獲得由標(biāo)號20，21，22，23，24表示的不同類型的油。在每一情形下，阻抗頻譜產(chǎn)生在特定頻率的峰值虛阻抗值，該值在峰值兩側(cè)下降。因而頻譜的這一圖形的或?qū)?yīng)的數(shù)學(xué)表示對特定類型流體(這種情形下是油)提供了基準(zhǔn)曲線。可對溫度點的范圍建立這些基準(zhǔn)曲線。
為了識別雜質(zhì)諸如氣體、氧化物、粉塵等，可觀察EIS以識別雜質(zhì)諸如流體中的污物。
因而，如圖3中所示，示出對于有水污物的油的EIS。
對于有0.5％水污物的油，阻抗頻譜仍然呈現(xiàn)一峰值，但在通過區(qū)域26變小之前，這一峰值隨降低的頻率值下降到階梯區(qū)25。在水污物的量增加(2％水)時，EIS頻譜產(chǎn)生兩個峰值27，28。從而通過觀察峰值數(shù)，它們的高度和它們的位置，能夠識別水是否是污物。
圖4中對把冷卻劑(乙二醇)作為污物的油產(chǎn)生EIS。這種情形下，對于0.1％冷卻劑產(chǎn)生了有兩個不同高度峰值的曲線。隨冷卻劑污物按百分比增加(0.5％冷卻劑)，第二峰值相對于第一峰值尺寸降低，如項29和30標(biāo)示。
取決于油的類型，峰值的形狀和和高度差別將變化。這樣對于有水或冷卻劑污染的某些油，第二峰值高度可能大于第一峰值。然而，通過使用非污染的EIS曲線并比較這一曲線與對于不同水或冷卻劑污染物量的曲線，通過比較檢測的EIS曲線與預(yù)先記錄的表示有不同水或冷卻劑污物的EIS曲線的數(shù)據(jù)，能夠識別水或冷卻劑的量，并匹配現(xiàn)場應(yīng)用中檢測的EIS曲線與預(yù)先記錄的EIS曲線以獲得水或冷卻劑污物的最佳估計。
圖5示出對于有柴油污物的油的EIS曲線另一例子。曲線31表示無污染的油曲線，而曲線32表示污染的油的曲線。
通過獲得關(guān)于EIS曲線如何隨柴油污物變化的數(shù)據(jù)，能夠產(chǎn)生一數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可用于對柴油污物的油的任何現(xiàn)場測試的基準(zhǔn)點。
圖6表示油隨使用小時時間的EIS變化。能夠看到，對于這一特定油，峰值虛阻抗值隨使用時間直到200小時是增加的，然后下降。對于其它的油，峰值能總是隨使用時間降低。
圖7中，提供了一圖形表示，表示EIS峰值高度在如圖6所示其降低的階段如何以允許的百分比給出氧化程度的表示。也可建立峰值高度增加階段類似的關(guān)系。因而，通過觀察EIS曲線的峰值高度，對于特定油能夠識別氧化程度。
圖8中，EIS曲線的峰值形狀和高度根據(jù)粉塵含量而變化。該曲線還表示峰值如何隨增加的粉塵含量而變形及變小。
基于使用上述檢測裝置取得的EIS測量推導(dǎo)出的觀察，能夠采用一種自動化過程識別油中的雜質(zhì)。參照圖9說明可通過計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的這種自動化過程。
一旦由項40標(biāo)記的油的變化已經(jīng)發(fā)生，對于溫度點的一個范圍測量電阻抗頻譜，并使用上述的檢測裝置記錄電阻抗頻譜。如項41標(biāo)示，如果油的類型/商標(biāo)對于的特定應(yīng)用是正確的，如項42標(biāo)示，則控制計算機(jī)能夠啟動檢測設(shè)備，例如每5分鐘測量并記錄EIS。另外，如果沒有提供正確的油類型，則向顯示器提供一警告信號以通知觀察者，需要使用正確的油類型。
在EIS已經(jīng)測量并記錄之后，如項43所標(biāo)示，數(shù)據(jù)處理器被編程以對每一產(chǎn)生的曲線計算峰值數(shù)和峰值高度，并刻畫峰值形狀。然后如項44所標(biāo)示，數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以識別EIS是否有雙峰。如果回答為是，則如項45所標(biāo)示，數(shù)據(jù)處理器被編程以識別峰值的高度是否小于預(yù)定的閾值，例如30kΩ。如果是這樣，則如項46所標(biāo)示，數(shù)據(jù)處理器能夠產(chǎn)生一輸出，指示已在油中識別出水或冷卻劑污物。另外，如果高度大于預(yù)定的閾值，則如項47標(biāo)示，由數(shù)據(jù)處理器產(chǎn)生一輸出，指示有柴油污物。返回項46，如果另外數(shù)據(jù)處理器識別出EIS沒有雙峰值，則執(zhí)行如項48標(biāo)示的比較步驟，其中所測量的EIS曲線的高度與基礎(chǔ)或基準(zhǔn)EIS以及先前的EIS中的曲線高度比較。如果高度大于基準(zhǔn)EIS和來自先前測量的EIS兩者的高度，則數(shù)據(jù)處理器對此進(jìn)行記錄，并繼續(xù)指令檢測裝置每五分鐘測量并記錄EIS。另外，如果高度低于基準(zhǔn)EIS或先前的EIS中的高度，則在項49執(zhí)行附加的分析步驟。如果EIS高度低于先前的EIS高度，則如項59標(biāo)示由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行附加的分析，以識別峰值的高度是否在預(yù)定的范圍，例如30到50kΩ。如果數(shù)據(jù)處理器識別出高度在這一范圍之內(nèi)，則如項51標(biāo)示其產(chǎn)生一輸出，指示高氧化和硫化產(chǎn)物可能是污染的原因。
如果高度不在預(yù)定的范圍，則如項52標(biāo)示，數(shù)據(jù)處理器分析峰值以識別其是否變形并包含明顯的尾部。如果數(shù)據(jù)處理器識別出有明顯的變形，則如項53所標(biāo)示產(chǎn)生一輸出指示有粉塵污染。
如果沒有峰值變形，則數(shù)據(jù)處理器推斷油沒有被任何先前所述污物嚴(yán)重污染，并根據(jù)項42繼續(xù)測量并記錄EIS。類似地，如果峰值的高度低于如項45中的上一個，則重復(fù)項42步驟的測量和記錄。
可使用如圖1所示的檢測器裝置實現(xiàn)以上的過程，其中微型計算機(jī)17被適當(dāng)編程以控制電阻抗光譜計進(jìn)行EIS測量，并然后分析EIS結(jié)果。
例如還能夠使檢測裝置通過遙測法被在線控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，檢測裝置可被修改，以便把電極組合到單個的電極列中，以便組合鐵顆粒與其它雜質(zhì)的檢測。
雖然使用了電阻抗光譜計已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但另外的裝置也可用來在一個頻率范圍記錄實和虛電阻抗值。例如可采用有可變頻率的電壓源。這時可采用安培計測量電流的變化。另外，可采用示波器記錄阻抗頻譜。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測流體中雜質(zhì)的方法，包括以下步驟向位于流體中的電極施加能源，對交變能源的多個不同頻率測量電極兩端實和虛電阻抗值，并識別流體中雜質(zhì)的至少一個特征。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中能源向電極提供交變電壓。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其中電極配有多個連接在一起的第一電極與多個連接在一起的第二電極。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中測量步驟包括以阻抗的實部對阻抗的虛部的復(fù)數(shù)圖示的形式顯示阻抗頻譜。
5.如以上任何權(quán)利要求之一所述的方法，包括比較被測量的阻抗頻譜與基準(zhǔn)阻抗頻譜的步驟，以確定流體中是否出現(xiàn)雜質(zhì)的特性。
6.如權(quán)利要求5中所述的方法，包括這樣的步驟根據(jù)被測量的阻抗頻譜相對于流體中沒有雜質(zhì)存在的基準(zhǔn)阻抗頻譜的比較，確定流體中存在至少一類雜質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6中所述的方法，其中在0.1Hz到1MHz頻率范圍測量頻譜。
8.如權(quán)利要求7中所述的方法，包括確定被測量的阻抗頻譜中峰值數(shù)，并從峰值或每一峰值確定流體中是否存在特定的雜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求7或8中所述的方法，包括這樣的步驟確定阻抗頻譜中每一峰值的高度，并比較被測量的每一峰值的高度與流體中沒有雜質(zhì)的基準(zhǔn)阻抗頻譜中的峰值或每一峰值的高度，以便確定在流體中出現(xiàn)的雜質(zhì)的類型。
10.如以上任何一權(quán)利要求中所述的方法，包括確定阻抗頻譜中被測量的峰值高度是否在預(yù)定的范圍的步驟。
11.如權(quán)利要求8，9或10中所述的方法，包括這樣的步驟分析被測量的阻抗頻譜以識別是否出現(xiàn)變形并包含明顯尾部的峰值，以便確定流體中是否有粉塵形式的雜質(zhì)出現(xiàn)。
12.如權(quán)利要求4到11任何之一中所述的方法，包括這樣的步驟使用模式識別算法分析阻抗頻譜，以識別流體中雜質(zhì)的類型和/或水平。
13.如權(quán)利要求1中所述的方法，包括這樣的步驟在至少一對電極之間施加磁場，以吸引電極之間的含鐵顆粒。
14.如權(quán)利要求1或13中所述的方法，包括這樣的步驟就特定雜質(zhì)存儲流體基準(zhǔn)阻抗頻譜。
15.如權(quán)利要求14中所述的方法，包括這樣的步驟比較被測量的實和虛電阻抗值與該流體在存儲器中存儲的基準(zhǔn)實和虛電阻抗值，并如果被測量的阻抗頻譜與存儲在存儲器中的阻抗頻譜之一基本相同，則輸出流體中出現(xiàn)的雜質(zhì)的類型。
16.如權(quán)利要求13中所述的方法，包括這樣的步驟提供第一和第二組電極，第一組用于檢測含鐵顆粒而第二組用于檢測其它雜質(zhì)。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，包括這樣的步驟提供磁場產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生通過第一組電極位于的區(qū)域的磁場。
18.一種用于檢測流體中雜質(zhì)的組件，包括位于流體腔體中的第一組電極，所述電極與通過流體腔體的流體的流軸向?qū)φ慌c電極連接的測量裝置，用于對于多個頻率測量電極兩端實和虛阻抗值，從而數(shù)據(jù)處理器能夠?qū)τ诙鄠€不同的頻率顯示實和虛阻抗值的變化。
19.如權(quán)利要求18中所述的組件，包括第二組電極，其位于流體腔體中并連接到測量裝置，用于測量不同于由第一組電極測量的雜質(zhì)。
20.如權(quán)利要求18或19中所述的組件，其中第一組電極位于第二組電極的下游。
21.如權(quán)利要求20中所述的組件，包括帶有一流體腔體的一適配器殼體，電極位于其中。
22.一種分析流體中雜質(zhì)的方法，包括以下步驟接收阻抗數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括在位于流體中的電極兩端測量的實和虛阻抗值；在多個時間段記錄阻抗頻譜；對接收的阻抗數(shù)據(jù)計算阻抗頻譜的峰值高度；比較阻抗頻譜的峰值高度與基準(zhǔn)阻抗頻譜的峰值高度；并從比較步驟確定雜質(zhì)的特性。
23.如權(quán)利要求22中所述的方法，包括這樣的步驟確定在收到的阻抗數(shù)據(jù)的電阻抗頻譜中出現(xiàn)多少個峰值。
24.如權(quán)利要求23中所述的方法，包括這樣的步驟通過電阻抗頻譜中的峰值數(shù)及峰值或每一峰值高度，確定是否存在特定物質(zhì)。
25.如權(quán)利要求23中所述的方法，包括這樣的步驟通過確定電阻抗頻譜的峰值是否變形并有明顯尾部，確定是否存在特定物質(zhì)。
26.如權(quán)利要求23中所述的方法，包括這樣的步驟，通過確定單個峰值高度是否在虛阻抗值一預(yù)定的范圍，而確定是否出現(xiàn)特定的物質(zhì)。
27.如權(quán)利要求21中所述的方法，包括這樣的步驟，通過確定特征參數(shù)的變化而確定流體中是否存在特定物質(zhì)。
28.一種用于檢測流體中含鐵顆粒特征的方法，包括以下步驟向第一組電極附近的流體施加磁場，以向電極之間的間隙吸引含鐵顆粒；作為時間的函數(shù)測量電極兩端的阻抗量值直到間隙由含鐵顆粒橋接為止；對于交變能量多個不同的頻率測量電極兩端的實和虛電阻抗值，并識別與含鐵顆粒相關(guān)的至少一個特征。
29.如權(quán)利要求28中所述的方法，其中與含鐵顆粒相關(guān)的特征包括含鐵顆粒的尺寸與濃度之一。
30.如權(quán)利要求28或29中所述的方法，包括這樣的步驟當(dāng)含鐵顆粒橋接間隙時去除磁場，從而在下一個測量步驟開始之前含鐵顆粒被釋放到流體。
31.如權(quán)利要求30中所述的方法，包括這樣的步驟作為時間函數(shù)記錄第一組電極之間的間隙兩端被測量的阻抗量值，并通過觀察阻抗量值是否達(dá)到極限值或隨時間變化非常緩慢而確定間隙是否以含鐵顆粒充滿。
32.如權(quán)利要求30中所述的方法，包括這樣的步驟記錄阻抗量值對時間的曲線并將該曲線轉(zhuǎn)換為相對阻抗曲線。
33.如權(quán)利要求32中所述的方法，包括這樣的步驟在從磁場施加到流體時開始的最初50秒鐘，從相對阻抗對時間的曲線的平均斜率計算阻抗降低率。
34.如權(quán)利要求33中所述的方法，包括這樣的步驟從在選擇的頻率上的峰值高度、阻抗量值或?qū)嵟c虛分量值，或從在第一組電極之間充滿的間隙中測量的阻抗頻譜，確定含鐵顆粒的一個或多個特征參數(shù)，并比較特征參數(shù)或每一特征參數(shù)與對不同含鐵顆粒尺寸存儲的那些基準(zhǔn)參數(shù)，以確定間隙中含鐵顆粒的尺寸。
35.如權(quán)利要求34中所述的方法，包括這樣的步驟比較阻抗降低率與對不同含鐵顆粒尺寸存儲的基準(zhǔn)阻抗降低率，以確定流體中含鐵顆粒的濃度。
36.如權(quán)利要求3中所述的方法，包括這樣的步驟測量0.1Hz到1.0MHz頻率范圍上的阻抗的實部與虛部，并以虛對實阻抗值的復(fù)平面圖示的形式顯示阻抗頻譜。
37.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中測量步驟包括測量0.1Hz到1.0MHz頻率范圍上的阻抗的實部與虛部，并通過與虛和實阻抗值相關(guān)的量值標(biāo)示顯示阻抗頻譜。
38.如權(quán)利要求37中所述的方法，包括這樣的步驟抽取刻畫頻譜模式特征的所測量的阻抗頻譜參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測流體中雜質(zhì)的方法，包括以下步驟向位于流體中的電極施加能源，對交變能量的多個不同頻率測量電極兩端實和虛電阻抗值，并識別流體中至少一個雜質(zhì)的特征。
文檔編號G01N33/26GK1554023SQ02817602
公開日2004年12月8日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者胡生根 申請人:聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織