一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，屬于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測儀器領(lǐng)域。本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，包括探頭電極，所述的探頭電極包括外電極、中間電極和內(nèi)電極，其中：所述的外電極與中間電極之間形成供被測油液流過的開放空腔，該外電極和中間電極構(gòu)成一電容器；所述的中間電極的內(nèi)部為供對比油液放置的封閉空腔，中間電極內(nèi)部的封閉空腔中設(shè)置有內(nèi)電極，該中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成一電容器。本發(fā)明根據(jù)即對比油液與被測油液的實時介電常數(shù)的變化，無需溫度和其他補償，便可在線監(jiān)測被測油液的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標，在機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測儀器領(lǐng)域，特別涉及一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼廠都存在著大量的液壓循環(huán)系統(tǒng)，在線監(jiān)測油液的污染技術(shù)是研究機械設(shè)備磨損狀況，開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要手段。油液的污染形式通常是金屬磨粒、氧化物、油泥、結(jié)碳、水分、沉淀物、燃油以及氫、氯、熱、電、空氣等造成的污染。油液污染后其物理或化學(xué)性能都會發(fā)生變化，根據(jù)相同溫度下同牌號新油與在用油的介電常數(shù)的變化，便可綜合測定在用油的總體污染程度和質(zhì)量。
[0003]目前常用的基于油介電常數(shù)的變化來測定潤滑油品質(zhì)的儀器大多數(shù)是采用離線抽樣監(jiān)測的。如潤滑油快速質(zhì)量檢測儀就是利用同牌號新油與在用油的介電常數(shù)的變化，來測定潤滑油質(zhì)量的，這種離線方式由于需要先取樣再分析，不僅費力費時、成本高，而且測定結(jié)果的返回具有滯后性，在許多應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸被在線實時監(jiān)測技術(shù)所替代，而在線監(jiān)測更成為機械故障診斷中油液分析的前沿技術(shù)。
[0004]基于油介電常數(shù)的變化來測定潤滑油品質(zhì)的在線監(jiān)測儀器和傳感器也是多有報道并且已經(jīng)開展應(yīng)用。應(yīng)用中由于油液的介電常數(shù)是隨著溫度變化而變化的。而在線監(jiān)測的是實時溫度下的介電常數(shù)，而所對比的同牌號新油或者標準液體的值是在某一溫度下標定的，如果對比兩者的變化量，就要計算同牌號新油或者標準液體在實時溫度下的數(shù)值。常用的方法是附加溫度傳感器測量實時溫度并根據(jù)實驗公式或者給定的公式計算同牌號新油或者標準液體在實時溫度時的補償值，即對測量結(jié)果進行溫度補償。由于工業(yè)上使用的溫度傳感器都有比較大的誤差，如PT10誤差達到0.5，這樣計算后的溫度補償值也就會產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。再者說來油液介電常數(shù)變化的因素很復(fù)雜，根據(jù)固定的補償公式也是會造成一定的誤差。
[0005]同時在線監(jiān)測工況和環(huán)境對于測量電路和油液被測介電常數(shù)也是有一定的影響，實際上基于介電常數(shù)測量的這項技術(shù)本身測得的油液電容變化也是微小的，溫度補償?shù)恼`差和環(huán)境工礦的影響對測量結(jié)果影響是非常大的，有時甚至可以改變測量的結(jié)果。這就成了目前阻礙在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的大障礙。
[0006]通過專利檢索，現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于介電特性的測試裝置已有公開，如中國專利申請?zhí)?200710178907.7，申請日:2007-12_07，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種測定樣品介電特性的裝置及其測定方法和應(yīng)用公開的技術(shù)方案，該申請案中公開了一種測定樣品介電特性的裝置，所述裝置包括芯軸、內(nèi)電極、樣品層、外電極、絕緣墊圈、內(nèi)電極引線和保護電極引線，所述內(nèi)電極長度可調(diào)；在所述芯軸外依次套接有所述內(nèi)電極、樣品層和外電極，所述內(nèi)電極、樣品層和外電極的兩端設(shè)置有緊固結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)電極引線一端和所述內(nèi)電極連接；本裝置用于通過調(diào)整所述內(nèi)電極的長度，使所述樣品層放入不同介質(zhì)進行測量時電容量相同；所述內(nèi)電極包括有效電極部分和保護電極部分，所述保護電極部分設(shè)置在有效電極部分的兩端，且在有效電極部分和保護電極部分中間設(shè)置有所述絕緣墊圈；所述絕緣墊圈的位置可調(diào)，所述內(nèi)電極通過調(diào)節(jié)絕緣墊圈的位置調(diào)節(jié)有效電極的長度，進而調(diào)節(jié)內(nèi)電極的長度。該申請案中的介質(zhì)試樣安裝在同軸型電容器中，同軸型電容器的內(nèi)電極采用保護電極型的結(jié)構(gòu)能夠消除邊緣效應(yīng)的影響，但是，該申請案無法應(yīng)用于在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)，仍需要對測量結(jié)果進行溫度補償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，此電容傳感器根據(jù)同牌號新油(即對比油液)與在用油(即被測油液)的實時介電常數(shù)的變化，無需溫度和其他補償，便可在線監(jiān)測在用油的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標，在機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用。
[0009]2.技術(shù)方案
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0011]本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，包括探頭電極，所述的探頭電極包括外電極、中間電極和內(nèi)電極，其中:所述的外電極與中間電極之間形成供被測油液流過的開放空腔，該外電極和中間電極構(gòu)成一電容器；所述的中間電極的內(nèi)部為供對比油液放置的封閉空腔，中間電極內(nèi)部的封閉空腔中設(shè)置有內(nèi)電極，該中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成一電容器。
[0012]本發(fā)明中電容傳感器的基本工作原理是基于被測電介質(zhì)介電常數(shù)的變化可以轉(zhuǎn)化為電容量變化的這一特點。油液電介質(zhì)介電常數(shù)的變化不能直接測量，因此要建立電容值的變化與介電常數(shù)間的映射關(guān)系。在其它條件相同時，讓油液流經(jīng)一個電容傳感器，不同品質(zhì)的油液作為電容器的中間介質(zhì)時所形成的電容值必然不同，而油液污染后其物理或化學(xué)性能都會發(fā)生變化，根據(jù)相同溫度下同牌號新油(即對比油液)與在用油(即被測油液)的介電常數(shù)即電容量的變化，便可綜合測定在用油的總體污染程度和質(zhì)量。
[0013]更進一步地，所述的外電極為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極安裝在中間電極的外周，內(nèi)電極安裝在中間電極內(nèi)，且外電極、中間電極以及內(nèi)電極的中軸線相重合，外電極和中間電極構(gòu)成同軸筒狀電容器，中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成同軸筒狀電容器。此外，為了在使用當(dāng)中測試腔(即開放空腔)快速充滿被測油液，所述的外電極上設(shè)置有液體通流孔，該液體通流孔將開放空腔與筒狀結(jié)構(gòu)外電極的外周相連通。
[0014]更進一步地，所述的外電極為平板狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極為前端封閉的矩形體結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極為平板結(jié)構(gòu)，該外電極安裝在中間電極的一側(cè)，內(nèi)電極安裝在中間電極內(nèi)中間位置，且外電極、中間電極以及內(nèi)電極的側(cè)壁相平行，外電極和中間電極構(gòu)成平行板狀電容器，中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成平行板狀電容器。
[0015]本發(fā)明中考慮到測量對象是回路中的油液，為了與油液回路連接方便，電容傳感器的探頭電極設(shè)計成同軸筒狀電容器和平行板狀電容器，這兩種極板結(jié)構(gòu)的電容是經(jīng)過理論和實踐驗證的比較適合用于在線監(jiān)測的，而且測量的精度相對也較高。值得說明的是，在某些應(yīng)用領(lǐng)域，本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器可以根據(jù)具體情況，不局限于以上兩種探頭電極結(jié)構(gòu)。被測液體也不限于油液，可以適用于其他液體。
[0016]更進一步地，還包括絕緣固定端、信號處理電路和傳感器外殼，所述的探頭電極密封固定在絕緣固定端上，各電極之間相互絕緣，該探頭電極通過導(dǎo)線與信號處理電路相連，上述的絕緣固定端和信號處理電路固定在傳感器外殼內(nèi)形成一個傳感器整體。本發(fā)明中的信號處理電路包括所有的以被測油液介電常數(shù)的變化導(dǎo)致的電容量變化的信號經(jīng)處理后作為傳感器輸出信號的電路。
[0017]更進一步地，所述的中間電極上設(shè)置有與封閉空腔相通的注油孔和密封堵頭，該注油孔和密封堵頭用于填充、更換和密封封閉空腔內(nèi)的對比油液。
[0018]3.有益效果
[0019]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0020](I)本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其外電極與中間電極之間形成供被測油液流過的開放空腔，該外電極和中間電極構(gòu)成一電容器，且中間電極的內(nèi)部為供對比油液放置的封閉空腔，中間電極和內(nèi)電極構(gòu)成一電容器，使得本發(fā)明檢測對比油液與被測油液的實時介電常數(shù)的變化，因為電容傳感器探頭電極始終處于被測油液中，探頭電極中的對比油液與被測油液始終處于相同溫度，因此無需溫度和其他補償，便可在線監(jiān)測被測油液的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標，在機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用；
[0021](2)本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其外電極上設(shè)置有液體通流孔，該液體通流孔將開放空腔與探頭電極外部相連通，使得被測的流動油液流暢地、均勻充滿地通過電容傳感器的開放空腔，提高了測量精度，保證了測量結(jié)果O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器的同軸筒狀結(jié)構(gòu)形式示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器的同軸筒狀結(jié)構(gòu)電極縱向截面示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器的平行板狀結(jié)構(gòu)形式示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器的平行板狀結(jié)構(gòu)電極橫向截面示意圖。
[0026]示意圖中的標號說明:1、探頭電極；2、絕緣固定端；3、信號處理電路；4、傳感器外殼；5、外電極；6、中間電極；7、內(nèi)電極；8、開放空腔；9、封閉空腔；10、液體通流孔；11、注油孔和密封堵頭。

【具體實施方式】
[0027]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述，但不限制本發(fā)明。
[0028]實施例1
[0029]結(jié)合圖1和圖2，本實施例是同軸筒狀結(jié)構(gòu)的電容傳感器實施實例，本實施例的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，主要包括探頭電極1、絕緣固定端
2、信號處理電路3和傳感器外殼4，所述的探頭電極I密封固定在絕緣固定端2上，該探頭電極I通過導(dǎo)線與信號處理電路3相連，上述的絕緣固定端2和信號處理電路3固定在傳感器外殼4內(nèi)形成一個傳感器整體。工作時探頭電極I浸入在被測油液中，為了便于現(xiàn)場安裝，傳感器外殼4上設(shè)置有法蘭連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要也可以設(shè)置螺紋連接結(jié)構(gòu)。
[0030]如圖2所示，本實施例中的探頭電極I包括外電極5、中間電極6和內(nèi)電極7，其中:所述的外電極5與中間電極6之間形成供被測油液流過的開放空腔8，該外電極5和中間電極6構(gòu)成一電容器；所述的中間電極6的內(nèi)部為供對比油液放置的封閉空腔9，中間電極6內(nèi)部的封閉空腔9中設(shè)置有內(nèi)電極7,該中間電極6和內(nèi)電極7構(gòu)成一電容器。具體在本實施例中，外電極5為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu),所述的中間電極6為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu),所述的內(nèi)電極7為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極5安裝在中間電極6的外周，內(nèi)電極7安裝在中間電極6內(nèi)，且外電極5、中間電極6以及內(nèi)電極7的中軸線相重合，外電極5和中間電極6構(gòu)成同軸筒狀電容器，中間電極6和內(nèi)電極7構(gòu)成同軸筒狀電容器。為了使被測的流動油液流暢地、均勻充滿地通過電容傳感器的開放空腔8，外電極5上設(shè)置有多個均勻分布的液體通流孔10，該液體通流孔10將開放空腔8與筒狀結(jié)構(gòu)外電極5的外周相連通。本實施例中的中間電極6上設(shè)置有與封閉空腔9相通的可以密封的注油孔和密封堵頭11，該注油孔和密封堵頭11用于填充、更換和密封封閉空腔9內(nèi)的對比油液(即同牌號新油或者標準對比液體)。
[0031 ] 使用時，本實施例的同軸筒狀結(jié)構(gòu)電容傳感器通過法蘭連接結(jié)構(gòu)或螺紋連接結(jié)構(gòu)安裝在被測油路或者油箱內(nèi)，探頭電極I均浸入在被測油液中，實時溫度下的被測油液流動通過開放空腔8(即測試腔)，被測油液介電常數(shù)的變化可以轉(zhuǎn)化為實時溫度下的電容量變化；同時，由于中間電極6的內(nèi)部封閉空腔9中放置了作為對比的對比油液，外電極5、中間電極6和內(nèi)電極7均是由導(dǎo)熱性好的材料制成，因此對比油液介電常數(shù)的變化可以轉(zhuǎn)化為實時溫度下的電容量變化。對比實時溫度下被測油液和對比油液介電常數(shù)的變化(即電容量的變化)便可綜合測定被測油液的總體污染程度和質(zhì)量。
[0032]由于本實施例設(shè)計的探頭電極I浸入在被測油液中，使得作為對比的同牌號新油或者標準對比液體處于和被測油液同樣的溫度狀況下，而且信號處理電路3受的環(huán)境因素影響以及傳感器工況影響均是一致的。此狀況下測得的被測油液介電常數(shù)相對于同牌號新油或者標準對比液體的介電常數(shù)變化值就消除了溫度、環(huán)境以及工況影響，無需溫度和其他補償，便可在線監(jiān)測在用油的綜合總體污染程度和含水率等質(zhì)量指標，提高了測量精度，保證了測量結(jié)果，同時節(jié)省了溫度傳感器的安裝和使用。
[0033]實施例2
[0034]結(jié)合圖3和圖4，本實施例是平行板狀結(jié)構(gòu)的電容傳感器實施實例，本實施例的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其基本結(jié)構(gòu)同實施例1，不同之處在:外電極5為平板狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極6為前端封閉的矩形體結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極7為平板結(jié)構(gòu)，該外電極5安裝在中間電極6的一側(cè)，內(nèi)電極7安裝在中間電極6內(nèi)中間位置，且外電極5、中間電極6以及內(nèi)電極7的側(cè)壁相平行，外電極5和中間電極6構(gòu)成平行板狀電容器，中間電極6和內(nèi)電極7構(gòu)成平行板狀電容器。
[0035]本實施例的使用過程同實施例1，本實施例實時測得的被測油液介電常數(shù)與實時溫度下封閉空腔9內(nèi)對比油液的介電常數(shù)比對，其變化量就反映了被測油液的品質(zhì)變化狀態(tài)，無需溫度補償，消除了現(xiàn)場工礦對電容傳感器測量的影響。從而實現(xiàn)在線監(jiān)測因氧化、磨損、污染(包括油中進水)引起的油液品質(zhì)變化，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場定量分析油液質(zhì)量狀態(tài)，優(yōu)化換油周期，減少停機時間，延長設(shè)備使用壽命。
[0036]以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，包括探頭電極(1)，其特征在于，所述的探頭電極⑴包括外電極(5)、中間電極(6)和內(nèi)電極(7)，其中:所述的外電極(5)與中間電極(6)之間形成供被測油液流過的開放空腔(8)，該外電極(5)和中間電極(6)構(gòu)成一電容器；所述的中間電極(6)的內(nèi)部為供對比油液放置的封閉空腔(9)，中間電極(6)內(nèi)部的封閉空腔(9)中設(shè)置有內(nèi)電極(7)，該中間電極(6)和內(nèi)電極(7)構(gòu)成一電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其特征在于，所述的外電極(5)為前端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極(6)為前端封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極(7)為圓柱結(jié)構(gòu)，該外電極(5)安裝在中間電極(6)的外周，內(nèi)電極⑵安裝在中間電極(6)內(nèi)，且外電極(5)、中間電極(6)以及內(nèi)電極(7)的中軸線相重合，外電極(5)和中間電極(6)構(gòu)成同軸筒狀電容器,中間電極(6)和內(nèi)電極(7)構(gòu)成同軸筒狀電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其特征在于，所述的外電極(5)為平板狀結(jié)構(gòu)，所述的中間電極(6)為前端封閉的矩形體結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)電極⑵為平板結(jié)構(gòu)，該外電極(5)安裝在中間電極(6)的一側(cè)，內(nèi)電極(7)安裝在中間電極(6)內(nèi)中間位置，且外電極(5)、中間電極(6)以及內(nèi)電極(7)的側(cè)壁相平行，外電極(5)和中間電極(6)構(gòu)成平行板狀電容器，中間電極(6)和內(nèi)電極(7)構(gòu)成平行板狀電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其特征在于，所述的外電極(5)上設(shè)置有液體通流孔(10)，該液體通流孔(10)將開放空腔(8)與筒狀結(jié)構(gòu)外電極(5)的外周相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其特征在于，還包括絕緣固定端(2)、信號處理電路(3)和傳感器外殼(4)，所述的探頭電極(I)密封固定在絕緣固定端(2)上，該探頭電極(I)通過導(dǎo)線與信號處理電路(3)相連，上述的絕緣固定端(2)和信號處理電路(3)固定在傳感器外殼(4)內(nèi)形成一個傳感器整體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有自動補償功能的在線監(jiān)測潤滑油品質(zhì)電容傳感器，其特征在于，所述的中間電極(6)上設(shè)置有與封閉空腔(9)相通的注油孔和密封堵頭(11)，該注油孔和密封堵頭(11)用于填充、更換和密封封閉空腔(9)內(nèi)的對比油液。
【文檔編號】G01N27/22GK104165908SQ201410455082
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】張峰, 劉征, 杜光政, 張晨龍, 張鉑虎 申請人:北京華盛立德科技有限公司, 深圳市先波科技有限公司