自聚焦光纤透镜磨粒检测仪制造技术

自聚焦光纤透镜磨粒检测仪，它包括光学耦合装置，光学耦合装置主要由灯（２）、透镜（３）、数码照相机或摄相机（４）、三棱镜（５）组成，其特征是：光学耦合装置连接一物镜装置，物镜装置包括自聚焦光纤（１）、电磁线圈（６）、发光二极管（８）、电源（１０）、电源开关（１１），自聚焦光纤（１）上绕有电磁线圈（６），电磁线圈（６）、发光二极管（８）分别由电源开关（１１）与电源（１０）相连接，在浸入油液的自聚焦光纤（１）的底端与发光二极管（８）之间留有间隙构成观察磨粒的油槽，物镜装置的自聚焦光纤（１）上端位于光学耦合装置的三棱镜（５）斜边正前方。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磨粒检测仪，尤其是透镜利用光纤的波导性质，可以直接插入润滑系统中，对油液中磨粒进行监测的检测仪。
技术介绍
油液监测(Oil Monitoring)技术通过采集设备的润滑油或工作介质的样品，利用光、电、磁学等手段，分析样品的理化指标和携带的设备摩擦副的磨损和污染物颗粒，其中磨粒的磨粒分析在线检测技术是及时评判机器的工况和预测其故障的重要工具。其中，美国海军开发的LaserNet Fines光学磨粒监测仪可用于离线分析，也可用于在线监测，激光二极管照射到油液后在电子照相机上生成图像，生成的图像用于磨粒识别，全部图像用于确定油液所反映的特性。在光纤中，变折射率介质是折射率按一定规律变化的介质，又称为非均匀介质、梯度折射率介质和渐变折射率介质。1954年(J C Maxwell)研究了球状分布的变折射率光学元件，这就是著名的“麦克斯韦鱼眼”。1968年，日本北野一郎等人首先采用离子交换工艺制成变折射率透镜，特别是折射率分布呈中心轴对称，折射率沿径向梯度变化，即自聚焦透镜。通过自聚焦光纤透镜原理设计的磨粒检测仪，可以分析设备摩擦副的磨损和污染物颗粒，获得机器的润滑和磨损状态的信息，定性和定量地描述设备的磨损状态(包括部位、形式、程度)，找出诱发因素，评价机器的工况。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种油液中磨粒在线检测的自聚焦光纤透镜磨粒检测仪。为了实现上述目的，本技术的技术方案是自聚焦光纤透镜磨粒检测仪，它包括光学耦合装置，光学耦合装置主要由灯2、透镜3、数码照相机或摄相机4、三棱镜5组成，其特征是光学耦合装置连接一物镜装置，物镜装置包括自聚焦光纤1、电磁线圈6、发光二极管8、电源10、电源开关11，自聚焦光纤1上绕有电磁线圈6，电磁线圈6、发光二极管8分别由电源开关11与电源10相连接，在浸入油液的自聚焦光纤1的底端与发光二极管8之间留有间隙构成观察磨粒的油槽，物镜装置的自聚焦光纤1上端位于光学耦合装置的三棱镜5斜边正前方。所述的数码照相机或摄相机4由数据线与计算机相连接。所述的发光二极管8为三个，分别为红色发光二级管18、为绿色发光二级管19、为兰色发光二级管20，它们分别由开关17、开关16、开关15与电源10相连接。在浸入油液的自聚焦光纤1底端装有平行自聚焦光纤1端面的横向电磁线圈13，横向电磁线圈13是由一对横向吸附磨粒线圈13-1和横向吸附磨粒线圈13-2组成，中间间隙大于自聚焦光纤1直径1.5倍，横向电磁线圈13由双向开关22与相反的电源23、电源24相连接。在浸入油液的自聚焦光纤1底端装有平行自聚焦光纤1端面的一个清除磨粒电磁线圈26，其角度垂直与横向电磁线圈13形成的磁力线，其距自聚焦光纤1端面是光纤直径的3～4倍，由开关25与电源27相连接。本技术同磨粒显微镜一样有反射光源和透射光源，如附图说明图1所示，可以通过开关实现同时使用和单独使用，其光强可以通过可变电阻进行调节，但是本技术的光路和显微镜不一样，是由具有自聚焦的光纤来完成的，自聚焦的光纤具有体积小、结构紧凑和易于安装，光路可以弯曲。透视光从发光二极管发出，透过润滑油进入自聚焦光纤，将图像传输到光纤的另一端，通过三棱镜和透镜放大成像传输到摄相机中或数码照相机中，完成磨粒图像的采集工作。如此同时，在三棱镜一端有一个反射光源，反射光源通过棱镜传输到光纤一端，光纤将反射光源送到光纤另一端，照射到油液中的磨粒上，为磨粒图像提供反光源。光纤的直径大约在1.7mm左右，可以提供大约2mm2视场，对于观察油液中的20～500μm的磨粒视场基本上是可以的。由于磨损颗粒在油液中悬浮，在油液分布是不均匀，磨粒的浓度很低，并且由于油液的流动不均匀，造成磨粒四处流动，为了解决这个问题，特意在浸入油液一端的光纤头端，安装电线圈磁场，通过磁场来扑捉油液中的磨粒，稳定磨粒的状态，通过断电、加电来更新的磨粒。计算机通过数码照相机上生成图像，采集磨粒图像，可测定尺寸从5μm到100μm以上的磨粒浓度。对于＞20μm的磨粒，可计算其形态特征，并利用神经网络识别器划分磨损类别。根据形态特征分类可合理地区分疲劳、切削和严重滑动磨损颗粒。分析设备摩擦副的磨损和污染物颗粒，获得机器的润滑和磨损状态的信息，定性和定量地描述设备的磨损状态(包括部位、形式、程度)，找出诱发因素，评价机器的工况和预测其故障，并确定故障原因、类型的技术。本技术的有益效果是，自聚焦光纤透镜磨粒检测仪利用了自聚焦光纤的重量轻、体积小、弯曲成像，在磨粒检测中，可以直接插入润滑系统中，利用光纤的波导性质，可以向光源照射到物体上，并且将油液中得磨粒图像通过光纤和光学系统扑着到数码照相机或摄相机中，便于油液在线检测。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的原理图。图2是自聚焦光纤上的纵向电磁线圈及磁力线图。图3是自聚焦光纤上的前端横向电磁线圈及磁力线图。图4是自聚焦光纤上的前端发光二极管电路图，图5是除去光纤前端磨粒电磁线路，图6是物镜装置结构示意俯视图。图7是物镜装置结构示意侧视图。图8是本技术结构示意图。图中1.自聚焦光纤，2.灯，3.透镜，4.数码照相机或摄相机，5.三棱镜，6.电磁线圈，7.磨粒，8.发光二极管，9.润滑油，10.电源，11.为电源开关，12.为光纤的保护层，13.为横向电磁线圈，14.为电源开关，15、16、17为电源开关，18.为红色发光二级管，19.为绿色发光二级管，20.为兰色发光二级管，21.为透明的材料或聚光透镜，22.为双向开关，23、24.为反向电源，13-1、13-2横向吸附磨粒线圈，25.为电源开关，26.为清除磨粒电磁线圈，27.为电源，29.是工程塑料，30.开关控制柜，31.导线。具体实施方式实例1如图1、图2、图8所示，自聚焦光纤透镜磨粒检测仪，它包括光学耦合装置，光学耦合装置主要由灯2、透镜3、数码照相机或摄相机4、三棱镜5组成，灯2位于三棱镜5斜边正上方，三棱镜5与数码照相机或摄相机4之间设有透镜3，透镜3位于三棱镜5垂直边一侧；光学耦合装置连接一物镜装置，物镜装置包括自聚焦光纤1、电磁线圈6、发光二极管8、电源10、电源开关11，自聚焦光纤1上绕有电磁线圈6，电磁线圈6、发光二极管8分别由电源开关11与电源10相连接，在浸入油液的自聚焦光纤1的底端与发光二极管8之间留有间隙构成观察磨粒的油槽，自聚焦光纤1的底端与发光二极管8之间设有透明的材料或聚光透镜21，物镜装置的自聚焦光纤1上端位于光学耦合装置的三棱镜5斜边正前方；自聚焦光纤1外设有光纤的保护层12，自聚焦光纤1的下端、电磁线圈6、发光二极管8、电源10、电源开关11由工程塑料29成一体结构。电源开关(11、14、15、16、17、25)及双向开关22位于开关控制柜30内，并由导线31与电源相连接。本实例还可采用数码照相机或摄相机4由数据线与计算机相连接。实例2如图4所示，与实例1基本上相同，不同之处仅在于所述的发光二极管8为三个，分别为红色发光二级管18、为绿色发光二级管19、为兰色发光二级管20，它们分别由开关17、开关16、开关15与电源10相连接。实例3如图3、图5所示，与实例1基本上相同，不同之处仅在于在浸入油液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严新平，吕植勇，高慧良，黄俊，姜德生，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：