基于双单片机系统的油液颗粒计数器的设计

　　1　油液污染监测系统的总体组成

　　为了精确地自动在线检测液压系统的油液污染度,需要具备以下3项关键技术:

　　①能够对油液中的动态的颗粒污染物进行精确计数;

　　②能够精确地控制并检测被测油液的流量;

　　③能够保证流经传感器的油液与液压系统中测点的油液具有相同的颗粒数和颗粒尺寸分布,即保证在线测量的有效性。

　　油液污染度在线检测和控制系统的核心是能够精确地对油液中的固体颗粒污染物进行计数,从而知道被测系统的油液污染度。检测被测系统油液中的颗粒数用颗粒计数传感器在线检测完成,油液的污染度是用每毫升颗粒数来表示的,为了计算油液污染度,必须精确测量和控制流经颗粒计数传感器的流量。

　　本研究利用实验室原有的油液颗粒计数传感器,选用ATmega162和89C52组成信号采集处理系统,信号采集处理系统和计算机组成颗粒计数器。图1是整个液压污染在线检测系统的总体组成框图,只研究虚线框中部分。

　　(1)在液压系统中,预留有油液污染在线检测点,以此引出被测液压油样至微流量控制回路。

　　(2)传统颗粒计数器在进行油液污染度检测过程中,由于被测油液流量的控制精度有限,从而直接影响油液污染度的检测精度,所以在以往的设计方案中,微流量的控制是关键问题。颗粒计数传感器要求流经传感器的流量为25 mL/min,对如此微小的流量进行精确的控制并检测具有一定的技术难度。本文采用在流量控制的基础上,对流经传感器的微小流量进行准确测量的方法,所以微流量控制回路对于测量精度的影响减小。

　　(3)微小流量的被测油液进入颗粒计数传感器,通常采用遮光型传感器,将被测油液中的固体颗粒污染物的遮光面积转化成0~5 V电压模拟信号,再通过A/D转换变成电压脉冲数字信号,电压脉冲数字信号再经过数据采集与处理模块转变成电压脉冲幅值序列。

　　(4)整个信号采集和处理模块包括两大部分功能:一是颗粒计数,包括计算颗粒个数,根据电压脉冲幅值计算颗粒的导出直径,并经过比较与计算程序输出为不同尺寸段的颗粒数;二是油液流量的测定,包括计算颗粒的速度并以颗粒速度代替流体流速,计算流过传感器的流体流量及体积,从而得出油液的污染度等级。

　　(5)计算机作为上位机控制信号采集处理系统,并将计算结果实时地显示或打印输出。

　　2　颗粒计数器方案的确定

　　油液颗粒计数器是液压系统污染检测和过滤器性能评定采用的一种测试仪器。颗粒计数器的实时性和测量精度是其重要的性能指标。