液体系统中液体状态的监测方法技术方案

一种液体状态监测器。将电容性间隔开阵列电极探头侵入液体中，并施加第一赫兹频率的振荡电压及作为液体体阻抗的模拟测定电流ＩＢ。还在探头上施加第二亚赫兹频率的电压并作为电极表面阻抗的模拟测定电流ＩＳ。确定各测定电流之差ΔＩ并与预定阈值比较，将测定的第一频率电流ＩＢ与凭关于已知的原始液体的经验确定的上与下极限值比较。如果ΔＩ低于阈值或ＩＢ不在上与下限之内，便宣告故障状态并激励指示灯而发出液体不适合于系统继续工作的警报。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于监测系统中的工作液体的状态的设备或系统，例如机器或动力传动装置中的润滑油，其中的油容易遭受由引入诸如机器冷却剂等异物引起的污染或由来自燃烧的产物的化学作用或老化引起的变质。
技术介绍
在机动车的操作中，长期以来希望具有在机动车的操作期间在实时或运转基础上监测诸如发动机与动力传动装置等动力传动部件中的液体的能力，以及具有向机动车操作员提出润滑液已达到污染或变质从而认为不适宜于继续工作的状态的警告或指示的能力。迄今已试图利用交流阻抗谱来检测流经浸入液体中的电容器的低电平电流的阻抗的改变。这种利用AC电阻抗谱的已知系统的实例在颁给Meitzler等人的美国专利4,733,556、颁给Wang等人的美国专利5,274,335及颁给Yasuhara等人的美国专利4,646,070中有所描述。这些系统描述应用电阻抗谱技术来确定由发动机冷却剂的污染及由发动机润滑油上的燃烧产物的化学作用与老化引起的变质引发的内燃机润滑油的状态。上述已知系统采用在电容器的电极板上加上相对高频的AC信号电流以及确定在其上测定的阻抗的变化的技术。通常这种频率在10赫兹与500千赫之间的多赫兹范围内。早期工作的一份已知报告在Elselvier Science S.A 1997年1月4日出版的S.S.Wang等人的“AC阻抗技术在检测发动机油中的乙二醇污染中的应用”中有所描述。这种新近的工作描述用一毫赫到一千赫兹的频率范围的2.5伏峰值的正弦电压扫描浸没的电容器。然而这种新近的工作只利用由100赫兹与1千赫之间的范围内的频率所确定的液体的体电阻并且不适用于板上(on-board)连续液体监测。然而，上述先有技术系统中没有一个提供用于车载(on-boardvehicle)监测润滑液体的状态的低成本与可用的技术，因此，希望提供用于指示润滑液体，特别是机动车发动机及动力传动应用中的润滑液体的污染或变质的简单而低成本的系统的方法或装置。
技术实现思路
本专利技术提供采用AC电阻抗谱来监测诸如润滑剂等工作液体的状态并适合于在机动车上用来实现发动机或传动装置中的润滑油的状态的实时监测的有用与新颖的技术。本专利技术采用浸没在要监测的液体中的电容器的各极板或间隔的各电极间的低电平振荡电压信号，测定所施加的信号的与该液体的体阻抗相关的第一或高频率电流以及与电极的表面电化学性质相关的第二低频率电流，并且确定第一与第二测定电流之差。将较高频率的测定电流与可接受的液体的相同频率上的测定值进行比较以便判定与体阻抗测定值关联的较高频率的电流读数是否在预定的极限值范围内。将电流差值与预定的阈值比较，如果上述两个条件都满足，认为该液体适合于继续工作；然而，如果任一条件不满足，监测器便提供该液体不适合于继续工作的电指示。在最佳实施例中，测定电流并且为了比较的目的而将其转换成电压。在第二实施例中，将电容的各电极设置在分开的各平板型电极附近，在所述平板型电极上也施加用于液位检测目的的第一高频信号电压；以及如果液位检测器指示低液位状态，便中断用于监测液体状态检测电容的电路。从而本专利技术提供了用于实时板上(on-board)监测机动车的发动机与动力传动装置中使用的润滑液体及其它工作液体系统用途的简单而低成本的技术。附图说明图1为本专利技术的最简单形式的框图；图2为用于图1的系统的计算算法的框图； 图3为用于图1的系统的放大器与电流电压转换器的电路示意图；图4为图3的开关的控制逻辑的框图；图5为作为温度的函数绘制的图1系统的在较高频率上测定的电流的曲线图；图6为图1的系统的液体状态监测探头的剖面图；图7为图6的探头的底视图；图8为图6的探头组件的右端视图；图9为用于图1的液体监测探头的电极的配置的详图；图10为图1的系统的另一实施例的框图；图11为图10的系统中采用的算法的框图；图12为新的重型卡车传动装置合成润滑油的三级发动机冷却剂污染的频率对电阻的Bode曲线图；图13为用过的合成重型卡车传动装置液体的三级冷却剂污染的类似于图12的Bode曲线图；图14为取自带有5％发动机冷却剂污染物的合成10W30用过的客车发动机废油的测定值的电阻对频率的Bode曲线图；以及图15为取自自动传动装置液体的测定值的频率对电阻的Bode曲线图。具体实施例方式参见图1，总体上以10表示的本专利技术的基本系统具有总体上以12表示的探头组件，该探头组件至少部分地浸在包含在可能是发动机曲轴箱或动力传动箱或其它液体容器的槽16中的液体14中。下面将更详细地描述该探头组件，并且包含电阻性温度器件的温度传感器18也浸在液体14中。探头12接收沿线路24来自总体上以22表示的基于微处理器的微控制器的AC激励部件20的输入信号，并将探头组件12的输出信号沿具有接地屏蔽28的线路26提供给放大器与电流到电压转换器30的输入端，转换器30的输出端沿线路32连接到微控制器22的信号采集部件34。温度传感器18通过具有接地屏蔽42的线路36、38连接到放大器40的输入端。放大器40的输出端沿线路43也连接到信号采集部件34上。放大器/电流到电压转换器30具有“自动范围”增益控制功能并连接成接收沿线路44、46来自微控制器22的数字控制器部件48的输入信号。该微控制器具有沿线路52连接到状态报警指示灯54以便将其激励的数字输出线路部件50。微控制器22包含8位微处理器56、存储器部件58、用部件60表示的包含用于探头12的算法的嵌入软件、以及带有由部件64执行的定时触发与中断控制的地址与数据控制功能部件62。应当理解，可以将探头12及温度传感器18安装在公用支承结构上，以便通过外罩或外壳16上的开口连接。温度放大器40按常规连接到Wheatstone(惠斯登)电桥电路中并构成其一条支路，因此为了简明起见省略其电路的细节。在本专利技术的当前实施例中，传感器18为陶瓷基板上的铂元件且具有与温度成正比的电阻变化，0℃上的标称电阻为100ohm而正温度系数为0.00385ohm每摄氏度。在本专利技术的当前实施例中所采用的适当陶瓷基板的尺寸大约是2×2×1.3毫米。在本专利技术的当前实施例中，传感器18用保护性铜管包围(图1中未示出)。在本专利技术的当前最佳实施例中，放大器30、40尽实际上可能地安装得靠近外罩或外壳16并可封装在图1中用标号17表示及用虚轮廓线示出的适当的保护性外壳中。这种布置保持屏蔽电缆42、28的长度最小并减少探头12及温度传感器18与它们各自的放大器之间的信号损失。参见图3，放大器30在其输入引线上接收来自探头输出线路26的电流信号，该信号加在受用标号66表示的虚轮廓线所示的护圈保护的器件IC-1的倒相输入端。探头12是由具有1.0伏AC RMS(均方根)、包括正弦交流过零波形的第一与第二振荡频率的1.6伏峰值的恒定电源电压激励的。然而应当理解，其它形式的振荡电压也可采用。二极管D1与D2防止将输入信号驱动到高于或低于电源电压，并在结点68上连接到输入线路以及分别连接到IC-1的脚7与4上。在本专利技术的当前实施例中，器件IC-1为Burr-Brown零件号OPA128或者可以包括模拟器件零件号549电流到电压转换器件。IC-1的正输入端通过结点70接地。IC-1的输出端通过结点72连接到线路32，结点72还通过电阻器网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测液体系统中的液体状态的方法，它包括：（ａ）构成一对电极，并且将所述电极布置成间隔开的大致平行的布局；（ｂ）将所述电极至少部分地浸入所述液体中；（ｃ）有恒定峰值的振荡式电流、依次以至少一个赫兹的第一频率以及 以少于一个赫兹的第二频率、以某一时段在所述电极间流过；（ｄ）测量电压值，其中，由处于所述第一频率的所述电流在所述电极间产生的电压值表示液体的体阻抗，由处于所述第二频率的所述电流在所述电极间产生的电压值则表示电极表面的阻抗，然后确定所 测电压的差值；（ｅ）将所测电压的所述差值跟合乎预定的可接受液体状态的基准值比较，确定所述比较是否指示一种不可接受的液体状态，并指示所述确定的结果。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RA保尔，RW希尔特，MH波尔辛斯基，MA塞茨，JE汉森，
申请(专利权)人：易通公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]