一種基于光電原理的污染度檢測傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，屬于污染檢測【技術(shù)領(lǐng)域】中的用于油液污染度檢測的傳感器，其目的在于提供一種體積小、質(zhì)量輕、檢測數(shù)據(jù)可靠的基于光電原理的污染度檢測傳感器。其技術(shù)方案為：包括依次連接的發(fā)光二極管I、油池、光電二極管I、光電轉(zhuǎn)換電路和信號處理電路，信號處理電路與RS485總線連接，油池上靠近發(fā)光二極管I、光電二極管I一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有入射光透鏡、出射光透鏡；發(fā)光二極管I發(fā)出的平行光束經(jīng)入射光透鏡穿過油池后再經(jīng)出射光透鏡并照射在光電二極管I上產(chǎn)生電信號，電信號依次經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路、信號處理電路分析處理后由RS485總線輸出。本實用新型適用于油液污染度檢測的傳感器。
【專利說明】—種基于光電原理的污染度檢測傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于污染檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于油液污染度檢測的傳感器，具體涉及一種基于光電原理的油液污染度檢測傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年來，液壓傳動在航空、機械制造、石油化工、礦山機械、交通運輸、造船以及地震預(yù)測等【技術(shù)領(lǐng)域】中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著液壓設(shè)備的使用數(shù)量和種類的增多，出現(xiàn)故障和維修的工作量也愈來愈大。并且根據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料，液壓設(shè)備的故障率75%以上是由液壓油污染造成的，而固體顆粒物是液壓和潤滑系統(tǒng)中最普遍、危害作用最大的污染物。
[0003]隨著液壓技術(shù)在各個工業(yè)部門的廣泛應(yīng)用，對液壓設(shè)備的工作可靠性提出了更高的要求。因此，必須對液壓系統(tǒng)的污染狀況進行檢測，進行污染控制。傳統(tǒng)的油液污染檢測是通過定期在現(xiàn)場取樣，將樣品帶回實驗室進行分析獲得機械運行狀況。這種離線的檢測盡管有著分析的設(shè)備與手段的多樣性的優(yōu)點，但存在獲得信息周期長，不能及時反映設(shè)備的運行狀況等不足。因此，急需找到一種新的更及時有效的檢測方法。
[0004]申請?zhí)枮?01320510929.X的實用新型專利就公開了一種油液顆粒污染度檢測傳感器，該傳感器包括套筒、半導(dǎo)體激光器、測量探頭、光電轉(zhuǎn)換電路及信號處理電路，在測量探頭和半導(dǎo)體激光器之間設(shè)有若干透鏡，套筒內(nèi)設(shè)有噴嘴組件，噴嘴組件中嵌設(shè)固定的準直鏡，與噴嘴組件連接的第一滑塊，第一滑塊上固定有濾波鏡，第二滑塊，固定于第二滑塊中的傅里葉透鏡，套筒另一端連接有法蘭接頭，與法蘭接頭連接的固定接頭，及設(shè)于固定接頭中的一組透鏡，一組透鏡經(jīng)螺紋連接組件固定于固定接頭中。該傳感器基于光電原理，通過合理的布置各類光學(xué)透鏡，在待檢測的油液經(jīng)一組透鏡間的進油通道間隙通過，激光經(jīng)多個透鏡后到接收二極管的兩端產(chǎn)生電流信號，該傳感器具有的光路設(shè)計簡單，但是其體積較大，質(zhì)量較重，且檢測數(shù)據(jù)不夠可靠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種體積小、質(zhì)量輕、檢測數(shù)據(jù)可靠的基于光電原理的污染度檢測傳感器。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:包括依次連接的發(fā)光二極管1、油池、光電二極管1、光電轉(zhuǎn)換電路和信號處理電路，所述信號處理電路與RS485總線連接，所述油池上靠近發(fā)光二極管I 一側(cè)設(shè)置有入射光透鏡，所述油池上靠近光電二極管I一側(cè)設(shè)置有出射光透鏡；所述發(fā)光二極管I發(fā)出的平行光束經(jīng)入射光透鏡穿過油池后再經(jīng)出射光透鏡并照射在光電二極管I上產(chǎn)生電信號，所述電信號依次經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路、信號處理電路分析處理后由RS485總線輸出。
[0008]本實用新型工作時，發(fā)光二極管I發(fā)出的平行光通過入射光透鏡進入油池內(nèi)，如果油池內(nèi)有顆粒出現(xiàn)，這些顆粒就會阻擋光線并造成光能的降低；穿過油池后的光線通過出射光透鏡照射到光電二極管I上，由于油池內(nèi)的顆粒遮擋了部分光線，因而光電二極管I上接收到的光強度衰減，通過檢測照射到光電二極管I上的光能的降低程度而簡潔計算出油池中顆粒的大小及含量，可提供穩(wěn)定可靠地油液固體顆粒污染度檢測數(shù)據(jù)，且檢測準確快速。
[0009]本實用新型的目的還可以通過以下途徑來實現(xiàn):
[0010]所述入射光透鏡和出射光透鏡均為藍寶石玻璃透鏡。
[0011]所述入射光透鏡設(shè)有不透明鋁膜，所述不透明鋁膜中心位置開設(shè)有用于透光的視窗P。
[0012]所述光電轉(zhuǎn)換電路包括:
[0013]第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器的正極性端和第二跨阻放大器的正極性端相連，且同時接地，
[0014]所述第一跨阻放大器的負極性端分別與光電二極管I的陽極和第一電阻的一端相連；所述光電二極管I的陰極分別與所述第二跨阻放大器的負極性端和第二電阻的一端相連；所述第一電阻的另一端接所述第一跨阻放大器的輸出端；所述第二電阻的另一端接所述第二跨阻放大器的輸出端；所述第一跨阻放大器和所述第二跨阻放大器輸出光電轉(zhuǎn)換的差動電壓V1-V2。
[0015]第一電容和第二電容，所述第一電容并聯(lián)連接所述第一電阻，所述第二電容并聯(lián)連接所述第二電阻。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0017]1、本實用新型中，傳感器的光電傳感部件采用發(fā)光二極管I和光電二極管I，使傳感器的整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕；發(fā)光二極管I發(fā)出的平行光通過入射光透鏡進入油池內(nèi)，如果油池內(nèi)有顆粒出現(xiàn)，這些顆粒就會阻擋光線并造成光能的降低；穿過油池后的光線通過出射光透鏡照射到光電二極管I上，由于油池內(nèi)的顆粒遮擋了部分光線，因而光電二極管I上接收到的光強度衰減，通過檢測照射到光電二極管I上的光能的降低程度而簡潔計算出油池中顆粒的大小及含量，可提供穩(wěn)定可靠地油液固體顆粒污染度檢測數(shù)據(jù)，且檢測準確快速。
[0018]2、本實施例中，入射光透鏡和出射光透鏡均采用藍寶石玻璃透鏡，藍寶石玻璃透鏡可作為油池兩端的視窗鏡，方便查看油池內(nèi)情況，且藍寶石玻璃透鏡具有很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學(xué)腐蝕，它耐高溫，導(dǎo)熱好，硬度高，透紅外，化學(xué)穩(wěn)定性好。
[0019]3、本實施例中，入射光透鏡設(shè)有不透明鋁膜，所述不透明鋁膜中心位置開設(shè)有用于透光的視窗口，發(fā)光二極管I產(chǎn)生的平行光通過視窗口射入油池內(nèi)，可有效阻擋其余光線通過透鏡射入油池內(nèi)，提高傳感器的檢測效率，檢測數(shù)據(jù)更加可靠。
[0020]4、本實施例中，光電轉(zhuǎn)換電路通過將第一跨阻放大器和第二跨阻放大器并聯(lián)連接，使其輸出光電轉(zhuǎn)換的差動電壓V 1-V2，本發(fā)明提供的電路有效地利用了電源電壓范圍，提高了光電轉(zhuǎn)換電路的速度和抗干擾性能。
[0021]5、本實施例中，第一電阻和第二電阻分別并聯(lián)連接有第一電容和第二電容時,提高了光電轉(zhuǎn)換電路的濾波性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型中光電轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0024]圖3為本實用新型另一實施例中光電轉(zhuǎn)換電路的電路圖
[0025]圖4為本實用新型中信號處理電路的電路圖；
[0026]其中，附圖標記為:1一發(fā)光二極管1、2—入射光透鏡、3—油池、4一出射光透鏡、5一光電二極管1、6一光電轉(zhuǎn)換電路、8一信號處理電路。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，對本實用新型做進一步說明:
[0028]實施例一
[0029]一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，包括依次連接的發(fā)光二極管I1、油池3、光電二極管15、光電轉(zhuǎn)換電路6和信號處理電路8，信號處理電路8與RS485總線連接，油池3兩端通過分別通過入口管接頭、出口管接頭與液壓系統(tǒng)回油管路連通，油池3上靠近發(fā)光二極管Il 一側(cè)設(shè)置有入射光透鏡2，油池3上靠近光電二極管15 —側(cè)設(shè)置有出射光透鏡。其中入射光透鏡2和出射光透鏡均采用藍寶石玻璃透鏡。發(fā)光二極管Il發(fā)出的平行光束經(jīng)入射光透鏡2穿過油池3后再經(jīng)出射光透鏡并照射在光電二極管15上產(chǎn)生電信號，該電信號依次經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路6、信號處理電路8后由RS485總線輸出。
[0030]發(fā)光二極管Il發(fā)出的平行光通過入射光透鏡2進入油池3內(nèi)，如果油池3內(nèi)有顆粒出現(xiàn)，這些顆粒就會阻擋光線并造成光能的降低；穿過油池3后的光線通過出射光透鏡照射到光電二極管15上，由于油池3內(nèi)的顆粒遮擋了部分光線，因而光電二極管15上接收到的光強度衰減，通過檢測照射到光電二極管15上的光能的降低程度而簡潔計算出油池3中顆粒的大小及含量，可提供穩(wěn)定可靠地油液固體顆粒污染度檢測數(shù)據(jù)，且檢測準確快速。
[0031]實施例二
[0032]在實施例一的基礎(chǔ)上，入射光透鏡2上設(shè)有不透明鋁膜，該不透明鋁膜可貼合在入射光透鏡2兩側(cè)或其中一側(cè)，不透明鋁膜中心位置開設(shè)有用于透光的視窗口。通過在入射光透鏡2上設(shè)有不透明鋁膜，所述不透明鋁膜中心位置開設(shè)有用于透光的視窗口，發(fā)光二極管Il產(chǎn)生的平行光通過視窗口射入油池3內(nèi)，可有效阻擋其余光線通過透鏡射入油池3內(nèi)，提高傳感器的檢測效率，檢測數(shù)據(jù)更加可靠。
[0033]實施例三
[0034]在實施例一或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，如圖2所示的光電轉(zhuǎn)換電路6中，該光電轉(zhuǎn)換電路6包括第一跨阻放大器Al，第一跨阻放大器Al的正極性端和第二跨阻放大器A2的正極性端相連，且同時接地；
[0035]第一跨阻放大器Al的負極性端分別與光電二極管D的陽極和第一電阻Rl的一端相連；光電二極管D的陰極分別與第二跨阻放大器A2的負極性端和第二電阻R2的一端相連；第一電阻Rl的另一端接第一跨阻放大器Al的輸出端；第二電阻R2的另一端接第二跨阻放大器A2的輸出端；第一跨阻放大器Al和第二跨阻放大器A2輸出光電轉(zhuǎn)換的差動電壓V1-V2。
[0036]實施例四
[0037]在實施例三的基礎(chǔ)上，還包括第一電容Cl和第二電容C2，第一電容Cl并聯(lián)連接第一電阻Rl，第二電容C2并聯(lián)連接第二電阻R2。
[0038]實施例五
[0039]在實施例一或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，如圖3所述光電轉(zhuǎn)換電路中，Al、A2為運算放大器0P27，Tl為半導(dǎo)體激光二極管，T2為光接收管，Tl正極通過電阻R3與+14V直流電源相接，負極直接接地。光接收管三極管T2集電極與運算放大器Al的輸入端2相連，發(fā)射極與運算放大器Al的輸入端3相連。電阻Rl兩端分別與運算放大器Al的輸入端2和輸出端6相連，電阻R4接通運算放大器Al的輸出端6和運算放大器A2的輸入端3。電阻R2 —端與電路的公共地相連，另一端與運算放大器A2的輸入端2相連，電容Cl與電位器R5并聯(lián)后分別于運算放大器A2的輸入端2和輸出端6相連，電阻R6鏈接運算放大器A2的輸出端6和三極管T3的基極三極管T3的集電極接+14V的直流電源，發(fā)射極為信號的輸入到通道中。
[0040]實施例六
[0041]在上述實施例的基礎(chǔ)上，信號處理電路8分為兩路，各自有不同的作用。下邊一路作為閥值調(diào)整電路，根據(jù)輸入的電流信號進行一定的變換處理，輸出六路直流電平(圖中僅畫出三路)，作為整個電路輸出的六個信道中的運算放大器的比較電壓。上邊的一路是整個電路的主要部分，輸入為交流信號。經(jīng)過運算放大器A3的限幅和隔離后，將電信號送到六個輸出的通道中，各個通道都有不同的閥值電壓，此閥值電壓由下邊直流通路提供。經(jīng)過比較后，輸出脈沖方波到每個通道對應(yīng)的計數(shù)器，輸出檢測結(jié)果。其中，Ul為交流信號的放大通道，U2為直流信號的放大取樣通道，通過Ul的交流信號經(jīng)過放大后流經(jīng)樓面的閥值比較器，比較器的閥值設(shè)置由U2放大器的輸出信號經(jīng)過滑動變阻器分壓得到。各個粒徑的顆粒對應(yīng)不同的閥值，通過設(shè)置各路的滑動變阻器的介入阻值就可以很輕松的將電壓閥值設(shè)定到與各個粒徑相對應(yīng)的典型值上。U3為交流信號輸出的上限副電路，為了防止對干擾信號的放大，設(shè)此限幅電路可以改善電路的測量精度，減小誤差。U5、U6、U7為比較器電路。其中閥值的設(shè)定值通過下部分的直流電平在滑動變阻器上的分壓所得，閥值可通過對滑動變阻器阻值的調(diào)整來設(shè)定。
[0042]實施例六
[0043]在上述實施例的基礎(chǔ)上，還設(shè)置有控制單元，該控制單元可以為單片機、DSP或FPGA/CPLD的最小系統(tǒng)，或最小系統(tǒng)添加部分外設(shè)而成，具有高精度A/D轉(zhuǎn)換器和一定的運算、控制能力，控制單元間隔地發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號。該控制單元與發(fā)光二極管Il電連接，該控制單元間隔地發(fā)出觸發(fā)脈沖信號，該發(fā)光二極管Il接收控制單元發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號并根據(jù)該觸發(fā)脈沖信號相應(yīng)地發(fā)出平行光射向油池3。該控制單元與信號處理電路8電連接，該信號處理電路8將透射過油池的光所對應(yīng)的電信號經(jīng)分析處理后輸送至控制單元，該控制單元根據(jù)接收到的電信號獲得油池3內(nèi)固體顆粒污染度的判斷結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:包括依次連接的發(fā)光二極管I (I)、油池(3)、光電二極管I (5)、光電轉(zhuǎn)換電路(6)和信號處理電路(8)，所述信號處理電路(8)與RS485總線連接，所述油池(3)上靠近發(fā)光二極管I (I)一側(cè)設(shè)置有入射光透鏡(2)，所述油池(3)上靠近光電二極管I (5) —側(cè)設(shè)置有出射光透鏡(4);所述發(fā)光二極管I(I)發(fā)出的平行光束經(jīng)入射光透鏡(2)穿過油池(3)后再經(jīng)出射光透鏡(4)并照射在光電二極管I (5)上產(chǎn)生電信號,所述電信號依次經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路(6)、信號處理電路(8)分析處理后由RS485總線輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:所述入射光透鏡(2)和出射光透鏡(4)均為藍寶石玻璃透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:所述入射光透鏡(2)設(shè)有不透明鋁膜，所述不透明鋁膜中心位置開設(shè)有用于透光的視窗口。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換電路(6)包括: 第一跨阻放大器(Al)，所述第一跨阻放大器(Al)的正極性端和第二跨阻放大器(A2)的正極性端相連，且同時接地， 所述第一跨阻放大器(Al)的負極性端分別與光電二極管(D)的陽極和第一電阻(Rl)的一端相連；所述光電二極管(D)的陰極分別與所述第二跨阻放大器(A2)的負極性端和第二電阻(R2)的一端相連；所述第一電阻(Rl)的另一端接所述第一跨阻放大器(Al)的輸出端；所述第二電阻(R2)的另一端接所述第二跨阻放大器(A2)的輸出端；所述第一跨阻放大器(Al)和所述第二跨阻放大器(A2)輸出光電轉(zhuǎn)換的差動電壓V1-V2。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于光電原理的污染度檢測傳感器，其特征在于:第一電容(Cl)和第二電容(C2)，所述第一電容(Cl)并聯(lián)連接所述第一電阻(R1)，所述第二電容(C2)并聯(lián)連接所述第二電阻(R2)。
【文檔編號】G01N15/06GK204241341SQ201420724278
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】王紹玉 申請人:四川凱樂檢測技術(shù)有限公司