基于CCD多色仪的多元素油液分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于CCD的多元素油液分析系统，属于光电检测仪器，用以解决现有仪器体积大、成本高、检测环境适应性差、操作冗杂和维护不方便等问题，包括电源模块、光谱激发模块、多色仪模块、电路控制模块、数据分析模块和外部固件模块；电源模块位于系统的底层，由电源接口、激发电路模块和电池组成；光谱激发模块位于系统上层的后半部分，由激发装置和光纤组成；多色仪模块位于系统上层的前半部分；数据分析模块内嵌于系统的上表面，由主机、可触摸显示屏和打印机组成；系统结合PWM与二级升压等技术实现对激发强度及频率的调节，在电路控制模块的控制下，光谱信号由面阵CCD转换成电信号处理，利用相应的成分浓度检测算法将各个波长对应的痕量元素成分显示出来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电检测仪器领域，尤其是光谱测量
，具体涉及是多元素油液成分分析设备。
技术介绍
为了减少机械设备的磨擦损耗，提升设备的使用安全与使用寿命，油液被广泛的用于机械设备的润滑保护，但随着使用时间的增加或机械本身设计安装上的微小失配等缺陷，机械设备的运转过程中仍然会产生少量不同程度的磨损。这些磨损将在设备的润滑系统中产生金属或非金属的磨粒，在油液的重复使用过程中会影响油液的润滑效果，更严重的将会导致设备产生严重的事故甚至彻底的损坏，造成极大的经济损失。因此润滑油液中多元素磨粒的常规成分检测具有重要意义，这种常规、精确的检测不仅可以对机械设备的健康状况进行常规的监测，还可以在设备磨损故障发生前进行有效的预警，有效地保障了设备的正常工作，避免事故的发生。机械设备中的磨损成分基本为金属元素磨粒，一般采用原子发射光谱测量的技术对油液中的多元素痕量成分进行分析。不同痕量元素在激励源的激发下产生对应的特征原子发射光谱，通过检测其光谱强度来定性、定量地分析成分的含量。目前基于原子发射光谱检测技术的油液分析设备具有多种不同的激发方式，包括火焰发射等离子体、电感耦合等离子体、交流电弧、低压火花等。目前国外针对油液中金属磨粒的原子发射光谱检测设备主要采用的是基于旋转圆盘电极法的交流电弧激发装置，设备的准确性与再现性都较好，但是设备的体积较大、且其光学系统中的光电探测器为光电倍增管，对实验室的环境条件要求苛
刻，对恶劣环境的适应性较差。同时光学系统中存在较多的机械活动部件，对于精密装置而言，温度湿度的变化都会对系统的测量准确性产生很大的影响。因此该类仪器在工作前要保证2小时以上的预热时间，且在每次测量前都需要进行较长时间的机械对准过程，这些操作都极大地影响了设备在恶劣环境的使用，同时对操作人员的维护和操作都带来了麻烦。光电倍增管具有灵敏度高，动态范围大的优点，但是其价格高且需要高压驱动，通常一个探测器只能探测一个波长，若要监测多个波长，则需要对分光系统或分光系统中的某些重要部件进行机械转动，这样就会造成检测时间长，光谱仪准确性低和一致性差的缺点。油液痕量成分检测要求监测的实时性高，从而此类设备不能满足要求。采用多通道光电倍增管同时检测的技术虽然可以解决这个问题，但是一个通道需要一个光电倍增管，不仅大大提高了设备的成本，也极大地增大了系统的体积。同时，由于采用多个光电倍增管，在每次开机前需要对狭缝及光电倍增管的位置进行修正，给操作与维护带来了很大的麻烦。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供基于CCD的多元素油液分析系统，体积小、环境适应性强、激发光谱稳定、操作与维护简单。本专利技术采取的技术方案是：基于CCD多色仪的多元素油液分析系统，包括电源模块、光谱激发模块、多色仪模块、电路控制模块、数据分析模块和外部固件模块；所述的电源模块位于系统的底层，由电源接口、激发电路模块和电池组成；所述的光谱激发模块位于系统上层的后半部分，由激发装置和光纤组成；所述的多色仪模块位于系统上层的前半部分；所述的电路控制模块分为第一电路控制模块和第二电路控制模块，第一电路控制模块位于系统的下层，第二电路控制模块位于系统上层的前半部分；所述的数据分析模块内嵌于系统的上表面，由
主机、可触摸显示屏和打印机组成。所述的电源模块采取220V市电直接供电和电池供电两种方式。所述的激发电路模块为恒压变频直流电弧激发电路模块。所述的多色仪模块采用折叠交叉的非对称切尼尔-特纳结构，其光电探测器为面阵CCD探测器。系统底部装有四个定向轮，两侧装有提手。系统的分析测试流程：可触摸显示屏上操作开始，选择相应的供电方式，激发电路模块为激发油液试样提供足够的能量，多色仪模块实时进行光谱采集，可触摸显示屏上实时显示光谱图，调节激发电路模块的激发频率，得到合适的光谱图，数据分析模块将采集到的光谱信号进行处理。本专利技术的有益效果为：1.设计电源模块中的激发电路模块为恒压变频直流电弧激发电路模块，一定程度上减小系统的体积且增强激发电源的稳定性，适应不同的工作环境；结合PWM与二级升压等技术实现对激发强度及频率的调节，能满足实际样品的不同的激发需求。2.设计220V市电直接供电和电池供电两种方式，一定程度上减少了对实验室的依赖性。2.设计多色仪模块中的光电探测器为面阵CCD探测器，与采用光电倍增管相比，降低了设备的成本，也减小了系统的体积，同时使多色仪模块中不存在活动部件，不需要经常对系统进行标定，操作简单，耗时短，维修方便。3.设计内嵌于系统的上表面的数据分析模块，使系统整体更加紧凑，便于户外进行测试。4.设计系统底部装有四个定向轮，两侧装有提手的结构，使系统方便运输。附图说明图1为本专利技术系统结构立体图图2为本专利技术系统结构正视图图3为本专利技术系统结构右视图主要符号说明如下：1-电源模块；2-光谱激发模块；3-多色仪模块；4-第一电路控制模块；5-第二电路控制模块；6-可触摸显示屏；7-打印机；8-定向轮；9-提手具体实施方式现在结合图1-3对本专利技术作进一步说明。基于CCD的多元素油液分析系统，包括电源模块1、光谱激发模块2、多色仪模块3、电路控制模块4、数据分析模块和外部固件模块；所述的电源模块1位于系统的底层，由电源接口、激发电路模块和电池组成，采取220V市电直接供电和电池供电两种方式，激发电路模块为恒压变频直流电弧激发电路模块，结合PWM与二级升压等技术实现对激发强度及频率的调节，所述的电池电压为48伏，额定输出为20安时；所述的光谱激发模块2位于系统上层的后半部分，由激发装置和光纤组成，激发装置采取旋转圆盘电极结构，两种电极采用光谱纯的石墨材料，利用步进电机带动圆盘旋转，将附着在圆盘电极上的待测油液带至棒电极正下方的分析间隙，光纤为Y型的紫外波段特种石英光纤；所述的多色仪模块3位于系统上层的前半部分，采用折叠交叉的非对称切尼尔-特纳结构，由面阵CCD、衍射光栅、准直镜、聚焦镜、入射狭缝等组成，经光纤采集到的光信号经入射狭缝限束后，经凹面准直镜准直后反射到衍射光栅表面上，衍射光栅通过
色散将待测光按波长的不同在空间分离开来，并投射到凹面聚焦镜的表面上，聚焦镜将不同色散光谱聚焦反射至面阵CCD后转换成相应的电信号输出；所述的电路控制模块4分为第一电路控制模块5和第二电路控制模块6，第一电路控制模块5位于系统的下层，为恒压变频直流电弧激发电路模块提供触发信号，同时为多色仪模块提供稳定的工作电压和电极所需的驱动电压，第二电路控制模块6位于系统上层的前半部分，为多色仪模块内的面阵CCD提供精确的控制时序，所述的数据分析模块内嵌于系统的上表面，由主机、可触摸显示屏6和打印机7组成，用户通过可触摸显示屏进行相应操作，也可通过打印机对重要数据进行打印；所述的外部固件模块由定向轮8和提手9组成。本系统的分析测试流程：操作者通过可触摸显示屏6，选择相应的供电方式，在第一电路控制模块5的控制下，石墨盘电极进行一定速度的转动，将附着在圆盘电极上的部分待测油液带至分析间隙，点击触发控制器按钮，使得恒压变频直流电弧激发电路模块在分析间隙内产生电弧对油液进行激发，激发达到一定程度时，即产生分析所需的原子发射光谱，激发出的原子发射光谱经透镜聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CCD多色仪的多元素油液分析系统，包括电源模块、光谱激发模块、多色仪模块、电路控制模块、数据分析模块和外部固件模块；其特征在于，所述的电源模块位于系统的底层，由电源接口、激发电路模块和电池组成；所述的光谱激发模块位于系统上层的后半部分，由激发装置和光纤组成；所述的多色仪模块位于系统上层的前半部分；所述的电路控制模块分为第一电路控制模块和第二电路控制模块，第一电路控制模块位于系统的下层，第二电路控制模块位于系统上层的前半部分；所述的数据分析模块内嵌于系统的上表面，由主机、可触摸显示屏和打印机组成。

【技术特征摘要】
1.基于CCD多色仪的多元素油液分析系统，包括电源模块、光谱激发模块、多色仪模块、电路控制模块、数据分析模块和外部固件模块；其特征在于，所述的电源模块位于系统的底层，由电源接口、激发电路模块和电池组成；所述的光谱激发模块位于系统上层的后半部分，由激发装置和光纤组成；所述的多色仪模块位于系统上层的前半部分；所述的电路控制模块分为第一电路控制模块和第二电路控制模块，第一电路控制模块位于系统的下层，第二电路控制模块位于系统上层的前半部分；所述的数据分析模块内嵌于系统的上表面，由主机、可触摸显示屏和打印机组成。2.根据权利要求1所述的基于CCD多色仪的多元素油液分析系统，其特征在于，所述的电源模块采取220V市电直接供电和电池供电两种方式。3.根据权利要求1所述的基于CCD多色仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：史霁翔，
申请(专利权)人：成都以太航空保障工程技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51