一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，所述监测系统包括：电容传感器、数据采集转换模块、扩容电路、单片机和上位机；所述电容传感器与所述数据采集转换模块连接，所述电容传感器用于检测油品的品质；所述数据采集转换模块与所述扩容电路连接，所述数据采集转换模块与所述扩容电路用于采集电容传感器的数据，并将所述传感器的数据传输至单片机；所述单片机用于对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据传输至上位机，所述上位机用于对接收到的数据进行计算，得到油液的介电常数。本发明专利技术中的上述系统能够对油液污染度的精确监测。污染度的精确监测。污染度的精确监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统


[0001]本专利技术涉及油液监测领域，特别是涉及一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统。

技术介绍

[0002]齿轮箱在大型的现代机械设备领域中得到了广泛的应用，主要用来改变传动方向，改变转动力矩，提升机械设备的传递动力，是通过大小齿轮的啮合来实现变速效果的一种变速装置。由于长期在恶劣的条件下运转，齿轮箱会产生许多磨损颗粒流入润滑油中，使润滑油污染变质。润滑油就如机械设备的“血液”，其中蕴藏着非常丰富的来自机器的运动副表面的摩擦学状态的信息。大量的研究表明，齿轮箱机械磨损状况可以通过齿轮箱中油液所含有的颗粒性质表现出来，通过对油液中颗粒的分析，可以推断出齿轮箱的工作状况以及油液污染情况。
[0003]目前，国内外学者一直致力于研究基于油液监测技术的设备智能评估与应用。油液在线监测技术起源于1941年，美国海军航空兵将该技术引用到战斗机群润滑油分析，并且随后开发了以油液污染检测技术、数据库、诊断库和知识库为基本软件平台的油液监测系统，从而使飞机的可靠性、安全性上升到了一个新的台阶。在20世纪60年代，美国英国等发达国家根据本国国情需要，开始研究油液污染监测技术。到60年代中期制定了一系列颗粒污染度的标准，这些标准相继被一些技术发达的国家所采用。随着科学技术的发展，到二十世纪八十年代，油液污染度监测技术迎来了一个高速发展的时期。而在国内，到二十世纪七十年代末，我们才开始研究油液分析技术。到了二十世纪八十年代，我们在油液污染度监测工作上投入了大量的精力。经过近几十年的发展，国内的油液污染检测技术正在逐步的向国外先进技术靠近。
[0004]油液污染度监测的方法有很多，在线监测是近几年来机械故障诊断中油液分析技术的研究热点。国内外各大公司及研究机构利用各种物理原理及方法研制了许多在线油液监测传感器，尽管也有利用介电常数的变化来监测油液中水分含量的传感器，例如，Kavlico公司开发了介电常数监测的油液水分含量传感器，但这种传感器不能对于金属磨粒导致的油液污染程度进行监测。然而，金属磨粒引起的油液介电常数的变化并没有水分与油液的差别那么大，因此，需要更高分辨率的介电常数传感器以及更高精度的监测技术实现油液污染度的在线监测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，实现对润换油的在线监测。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，所述监测系统包括：电容传感器、数据采集转换模块、扩容电路、单片机和上位机；
[0008]所述电容传感器与所述数据采集转换模块连接，所述电容传感器用于检测油品的品质；
[0009]所述数据采集转换模块与所述扩容电路连接，所述数据采集转换模块与所述扩容电路用于采集电容传感器的数据，并将所述传感器的数据传输至单片机；
[0010]所述单片机用于对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据传输至上位机；
[0011]所述上位机用于对接收到的数据进行计算，得到油液的介电常数。
[0012]可选地，所述电容传感器包括：
[0013]内电极和外电极；
[0014]所述外电极套设在所述内电极外，所述外电极和所述内电极之间留有空隙。
[0015]可选地，所述所述外电极的侧壁上开设有通孔。
[0016]可选地，所述扩容电路具体包括：
[0017]第三电阻、第四电阻、第一电容以及运算放大器；
[0018]所述第三电阻的一端与所述数据采集转换模块连接，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的一端与所述数据采集转换模块连接，所述第四电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述第一电容的一端与所述运算放大器额定电源端连接，所述第一电容的另一端接地，所述运算放大器的接地端接地。
[0019]可选地，所述数据采集转换模块的型号为AD7745。
[0020]可选地，所述内电极和所述外电极的材质为铜。
[0021]可选地，所述外电极的表面涂有聚四氟乙烯。
[0022]可选地，所述内电极为实心圆柱形，所述外电极为空心圆柱。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术中的上述系统基于介电常数法润滑油在线监测理论分析，结合电容传感器的优点，从工业角度出发，提出了一种高灵敏度、高分辨率的圆筒式电容传感器，该传感器通过监测油液介电常数的变化，便可获知油液的污染及衰变情况，达到对在用润滑油在线监测的目的，本专利技术采用电容式数字转换芯片AD7745用以进行电容信号的采集与转换，恒温环境下，对测试系统进行了标定实验，并通过拟合曲线得出了介电常数的测量关系式，实现了油液介电常数的测量。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例圆筒式电容传感器结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统结构框图；
[0028]图3为本专利技术实施例扩容电路图；
[0029]图4为本专利技术实施例AD7745与单片机通讯流程图；
[0030]图5为本专利技术实施例介电常数与电容值拟合曲线图；
[0031]图6为本专利技术实施例AD7745内部结构图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的目的是提供一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，实现对润换油的在线监测。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]图1为本专利技术实施例圆筒式电容传感器结构示意图，图2为本专利技术实施例基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统结构框图，如图1和图2所示，所述系统包括：
[0036]电容传感器、数据采集转换模块、扩容电路、单片机、上位机；
[0037]所述电容传感器与所述数据采集转换模块连接，所述电容传感器用于检测油品的品质；
[0038]所述数据采集转换模块与所述扩容电路连接，所述数据采集转换模块与所述扩容电路用于采集电容传感器的数据，并将所述传感器的数据传输至单片机；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：电容传感器、数据采集转换模块、扩容电路、单片机和上位机；所述电容传感器与所述数据采集转换模块连接，所述电容传感器用于检测油品的品质；所述数据采集转换模块与所述扩容电路连接，所述数据采集转换模块与所述扩容电路用于采集电容传感器的数据，并将所述传感器的数据传输至单片机；所述单片机用于对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据传输至上位机；所述上位机用于对接收到的数据进行计算，得到油液的介电常数。2.根据权利要求1所述的基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，其特征在于，所述电容传感器包括：内电极和外电极；所述外电极套设在所述内电极外，所述外电极和所述内电极之间留有空隙。3.根据权利要求1所述的基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，其特征在于，所述所述外电极的侧壁上开设有通孔。4.根据权利要求1所述的基于介电常数测量的在线油液污染程度监测系统，其特征在于，所述扩容电路具体包括：第三电阻、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英顺，郭占男，赵玉鑫，刘海洋，张杨，
申请(专利权)人：沈阳大工先进技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：