油霧濃度測量儀的製作方法
2023-04-23 09:46:41
專利名稱：：油霧濃度測量儀的製作方法
技術領域：
：本發明屬於多相流離散相濃度測量
技術領域：
，特別涉及一種油霧濃度測量儀。技術背景目前多相流離散相濃度的測量方法按原理可以分為直接法和間接法。直接法是通過敏感元件直接獲取多相流離散相的濃度信息，使用的儀器主要有船舶主機曲拐箱油霧探測器、紅外測油儀、粉塵監測儀、煤粉濃度傳感器、氣象衛星等；間接法是先使油霧中的微小顆粒吸附，再使用稱重、螢光激發等方法進行二次分析，使用的設備包括濾膜、天平、分光光度計等。現有產品存在的四點不足l.測量介質不同，此處的測量介質為以液體為離散相的氣液兩相流，油霧顆粒徑為l3pm，濃度範圍312g/m3;2.無法進行在線監測；3.無法進行定量測量；4.操作複雜，設備昂貴。
發明內容為解決現有技術的不足，本發明提供一種油霧濃度測量儀，該測量儀利用了平面偏振光的旋光特性，實現了油霧濃度測量。1811年，人們發現當偏振光沿光軸方向通過石英晶體時，其振動面會發生旋轉，後來在許多其它晶體如氯酸納(NaCLCU和溴酸納(NaBr03)以及某些液體，如松節油、糖的水溶液及酒石酸溶液中也發現了這種現象，具有這種現象的物質被稱為旋光物質。通過實驗發現當平面偏振光穿過潤滑油霧時，其光波矢量的振動面也發生旋轉，不同濃度油霧使光波矢量振動面旋轉角度不同。根據這一現象利用光探測器檢測通過檢偏器的透射平面偏振光強度可以實現油霧濃度直接定量測量。依據馬呂斯定律，接收端光強度變化滿足/(Ap)=/。cos2(，+Ap)(1)I——透射光強度；I。——入射光強度；波長為X的平面偏振光通過油霧後旋轉角度A伊(如圖l)可以表示為=dp(2)式中，"——旋光率；——油霧濃度，g/m3;1——油霧區間長度，m。式(2)反映了平面偏振光的旋光現象，將式(2)帶入式(1)得formulaseeoriginaldocumentpage4本發明的油霧濃度測量儀包括光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器和光源接收器，左端端蓋螺母與前支架聯接，光源發射器固定在前支架上，前支架與霧室前調節套筒聯接，霧室前調節套筒和霧室後調節套筒用霧室調節螺栓副聯接，霧室後調節套筒與後支架聯接，霧室兩側設有油霧入口和出口，後防護鏡和檢偏器用鏡片固定套固定在後支架上，光源接收器固定在後支架上，油霧出口快換接頭與集油盒相連，油霧入口快換接頭與油霧發生器相連，在裝配時，一定要使光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器和光源接收器的中心在同一光軸上，以保證整個設備的光路暢通，將系統裝入封閉不透光外殼中，外殼採用金屬加工，內外表面採取發黑處理。其中光源發射器(圖5)採用直流+12V電壓供電，採用集成穩壓晶片LM2575，並在其反饋端接入一個電位器，使得光源的輸出光強度可以調節，以滿足不同濃度油霧的測量要求；霧室設計為圓筒型，內徑30mm;防護鏡安裝在霧室兩端，避免油霧顆粒汙染起偏器和檢偏器；檢偏器設計為可360度旋轉結構，用以調整油霧濃度測量裝置的測量初始點；光源接收器(圖6)由電源、光探測器、電壓調理單元、輸出顯示四部分組成，電源為直流+12v，光探測器採用通用型矽光電池，作為光電轉換元件，電壓調理單元的作用是放大光探測器輸出的直流電壓，使其與下一級電路匹配；為避免雜散光對測量的影響，將系統裝入封閉不透光外殼中，外殼採用金屬加工，內外表面採取發黑處理。光源發射器發出的平行光經過起偏器形成平面偏振光，平面偏振光在霧室內與微小的油霧顆粒作用，其振動面發生偏轉，通過檢偏器的透射光由光源接收器接收，光源接收器檢測出不同油霧濃度情況下的平面偏振光光強變化，實現光/電轉換，圖2，輸出直流電壓，通過電壓一濃度兌換表直接得出油霧濃度，電壓一濃度兌換表如下tableseeoriginaldocumentpage4在實驗環境溫度20。C，相對溼度65%的室內環境進行，實驗時氣源壓力0.5MPa，氣溫、油溫5(TC，通過調節系統風量與耗油量使實驗臺產生不同濃度油霧，實驗測得油霧濃度與實驗裝置輸出電壓之間的關係表。本發明的油霧濃度測量儀可以進行在線測量、定量測量，且操作簡單，測量結果準確。圖1平面偏振光穿過油霧示意2為本發明的油霧濃度測量儀原理圖；圖3為本發明的油霧濃度測量儀結構半剖示意圖；圖4為本發明的油霧濃度測量儀結構左視圖；圖5為本發明的油霧濃度測量儀的光源發射器電氣原理圖；圖6為本發明的油霧濃度測量儀的光源接收器電氣原理圖；圖7為本發明的油霧濃度測量儀的電壓一濃度兌換表圖；圖8為LM2575引腳示意圖。在圖3中，l左端端蓋螺母，2前支架，3霧室前調節套筒，4霧室後調節套筒，5霧室調節螺栓副，6第一O型橡膠圈，7緊定螺釘，8鏡片固定套，9第二O型橡膠圈，10後支架，11右端端蓋螺母，12光源發射器，13起偏器，14前防護鏡，15後防護鏡，16檢偏器，17光源接收器，18油霧出口快換接頭，19油霧入口快換接頭，20霧室。具體實施方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。本實施例設立工況條件是在油霧潤滑條件下，油霧顆粒徑為13pm，濃度範圍312g/m3條件下進行。本發明由光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器及光源接收器組成。其中光源發射器採用直流+12V電壓供電，為使得到穩定的發光功率，採用了由美國國家半導體公司生產的新一代集成穩壓晶片LM2575，其內部集成振蕩器，並具有電流限制、熱關斷等完善的保護電路，所以只需少量的外圍元件便可以構成高效的穩壓電路，結構簡單，抗幹擾能力強，在多數情況下不需要單獨散熱。LM2575的引腳及功能，圖8，其中Vin:電壓輸入端；Output:開關電壓輸出；Ground:接地公共端；Feedback:反饋輸入端；0n/0ff:控制輸入端(接地時，電路正常工作)。其主要性能參數最大輸出電流1A;最大輸入電壓45V;振蕩頻率54kHz;最大穩壓誤差4°/0;工作溫度範圍-40°C+125°C。從圖5中可以看出，LM2575由2腳輸出穩幅電壓，保證紅外發光管Dl，D2，D3正常工作。在LM2575的反饋端接入一個電位器，使得光源的輸出光強度可以調節，以滿足不同濃度油霧的測量要求；霧室設計為圓筒型，內徑30mm;防護鏡採用普通UV鏡片，安裝在霧室兩端，避免油霧顆粒汙染起偏器和檢偏器；起偏器和檢偏器採用PL055mm平面偏光片，雙面0.7mm玻璃基板，總厚度1.7ram，單體透過率240%，偏光度297%(採用JIS-Z-8701標準)；檢偏器設計為可360度旋轉結構，用以調整油霧濃度測量裝置的測量初始點；光源接收器由電源、光探測器、電壓調理單元、輸出顯示四部分組成，電源為直流+12v,光探測器採用通用型矽光電池，作為光電轉換元件，電壓調理單元的作用是去掉接收信號中的噪聲幹擾，放大光探測器輸出的微弱直流電壓，使其與下一級電路匹配，圖6;為避免雜散光對測量的影響，將系統裝入封閉不透光外殼中，外殼採用金屬加工，內外表面採取發黑處理。本發明的具體連接關係是左端端蓋螺母1與前支架2用螺紋聯接，用於保護光源發射器12，光源發射器12用螺釘固定在前支架2上；前支架2與霧室前調節套筒3用螺紋聯接，用於固定起偏器13、前防護鏡14;霧室前調節套筒3和霧室後調節套筒4用霧室調節螺栓副5聯接，可以調節霧室的長度，並用第一0型橡膠圈6進行密封；霧室後調節套筒5與後支架10用緊定螺釘7聯接，後支架IO採用可旋轉結構，並用第二0型橡膠圈9進行密封；後防護鏡15和檢偏器16用鏡片固定套8固定在後支架10上，光源接收器17用螺釘固定在後支架10上，右端端蓋螺母11與後支架10用螺紋聯接用於保護光源接收器17;油霧出口快換接頭18與集油盒相連，油霧入口快換接頭19與油霧發生器相連。見圖3、4。光源發射器發出的平行光經過起偏器形成平面偏振光，平面偏振光在霧室內與微小的油霧顆粒作用，其振動面發生偏轉，通過檢偏器的透射光由光源接收器接收，光源接收器檢測出不同油霧濃度情況下的平面偏振光光強變化，實現光/電轉換，輸出直流電壓，通過電壓一濃度兌換表圖7直接得出油霧濃度。本發明的油霧濃度測量儀操作步驟是1.檢測儀入口用快換接頭與油霧發生器聯接，出口用快換接頭與集油盒聯接；2.打開檢測儀電源；3.旋轉電路支架，找到儀器零點；4.接通油霧入口快換接頭，並測量檢測儀輸出電壓；5.由電壓一濃度兌換表圖7查出油霧的濃度值。權利要求1、一種油霧濃度測量儀，其特徵是它包括光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器和光源接收器，左端端蓋螺母與前支架聯接，光源發射器固定在前支架上，前支架與霧室前調節套筒聯接，霧室前調節套筒和霧室後調節套筒用霧室調節螺栓副聯接，霧室後調節套筒與後支架聯接，後防護鏡和檢偏器用鏡片固定套固定在後支架上，光源接收器固定在後支架上，將系統裝入封閉不透光外殼中，外殼採用金屬加工，內外表面採取發黑處理。2、根據權利要求1所述的油霧濃度測量儀，其特徵在於所說的霧室為圓筒型，霧室的兩側設有油霧入口和出口；防護鏡安裝在霧室兩端。3、根據權利要求1所述的油霧濃度測量儀，其特徵在於所說的後支架採用可旋轉結構，檢偏器為可360。旋轉結構。4、根據權利要求1所述的油霧濃度測量儀，其特徵在於所說的霧室前調節套筒和霧室後調節套筒之間的連接、霧室後調節套筒與後支架的連接均採用密封圈密封。5、根據權利要求1所述的油霧濃度測量儀，其特徵在於所說的光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器和光源接收器的中心在同一光軸上。全文摘要一種油霧濃度測量儀，屬於多相流離散相濃度測量
技術領域：
，它包括光源發射器、起偏器、防護鏡、霧室、檢偏器和光源接收器，光源發射器發出的平行光經過起偏器形成平面偏振光，平面偏振光在霧室內與微小的油霧顆粒作用，其振動面發生偏轉，通過檢偏器的透射光由光源接收器接收，光源接收器檢測出不同油霧濃度情況下的平面偏振光光強變化，實現光/電轉換，輸出直流電壓，通過電壓-濃度兌換表直接得出油霧濃度。本發明的油霧濃度測量儀可以進行在線測量、定量測量，且操作簡單，測量結果準確。文檔編號G01N21/03GK101334357SQ200810012348公開日2008年12月31日申請日期2008年7月17日優先權日2008年7月17日發明者宋錦春,張志偉,王家鵬,陳建文申請人:瀋陽佳益油霧技術有限公司