污染度检测传感器分类及检测特点分析

　　随着液压技术在各工业部门的广泛应用，液压设备出现的故障越来越多，维修的工作量也越来越大。因此，如何减少液压设备的故障率，提高其寿命和可靠性，是科研人员和工程技术人员面临的一个重大课题。

　　据统计，液压系统的故障大约有70% 是由于液压油液污染引起的^[1]，而固体颗粒污染物引起的液压系统故障又占总污染磨损故障的60% ～70%^[2]。因此，要想提高液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命，必须严格控制系统油液的污染度，特别是油液的固体颗粒污染度，也即要通过污染控制措施及时掌握油液固体颗粒污染度的变化情况，并将系统油液的固体颗粒污染度控制在系统关键液压元件的污染耐受度范围以内^[1]。否则必然导致系统关键元件失效或系统突发故障等严重后果。

　　所谓油液固体颗粒污染度是指单位体积油液中固体颗粒污染物的含量，即油液中所含固体颗粒污染物的浓度。固体颗粒污染物是油液中最主要的和危害最大的污染物，它既是引起机械设备磨损失效的原因，同时也是设备发生磨损的产物，蕴含着大量表征机器内部磨损状态的信息。因此对油液的固体颗粒污染度进行检测与控制，对提高液压设备的工作可靠性和元件的使用寿命，减少设备维修费用以及提高故障诊断的准确率等有着极其重要的意义^[3]。

　　1 油液固体颗粒污染度检测传感器种类及工作原理

　　随着人们对油液污染控制认识的加深，各种油液污染度检测方法和仪器^{[4 -13]}相继问世，这些污染度检测方法和仪器分别采用不同的传感器，依据不同的工作原理来实现对油液中固体颗粒污染度的检测。这些检测仪采用的传感器类型可归结为以下几类:

　　( 1) 遮光/光阻型传感器: 该类传感器一般由白炽灯光源或激光二极管光源、传感区、光检测器等组成。当每个颗粒随液体通过被光源均匀照明的传感区时，颗粒对光的阻挡将在光检测器上产生一个正比于颗粒投影面积的电压脉冲，一次脉冲即记录下一个粒子，同时，由电压脉冲的高度便可以定出这个颗粒的等效粒度。其检测原理见图1。采用遮光/光阻型传感器的固体颗粒污染度检测仪器比较多，主要有德国KLOTZ 公司生产的ABAKUS 便携式颗粒测量分析仪、美国PALL 公司的PFC400 污染度检测仪/便携式颗粒计数器以及太平洋科学仪器公司的 HIAC/ROYCO 系列产品，如PC-4100、C-8000 以及HIAC8021 液体颗粒计数器等。

　　( 2) 光散射型传感器: 该类传感器一般是通过测定小角度前散射光强来检测颗粒的尺寸。当光束射向悬浮在液体中的颗粒时，一部分被吸收，而另一部分被散射。被散射的光包括入射光束中被衍射、折射和反射的部分。通过测定散射光强随散射角的变化，可以确定颗粒的尺寸及其分布。该类传感器有HIAC/ROYCO346B 型激光传感器、HIAC MC100 激光散射法传感器等，它们可与HIAC/ROYCO4100 或 8000 系列计数器配合使用来对油液的污染度进行分析。另外，英国马尔文( Malvern) 仪器公司出产的3600Ec型激光分析仪 ( 见图2) 也是基于光散射原理来测定液体中颗粒物尺寸分布的仪器。