液压油污染在线监测研究

　　一、前言

　　现代液压技术的应用和发展使油液的污染监测和控制的重要性更为突出。有关资料表明，油液污染是液压系统发生故障及液压元件早期磨损或损坏的主要原因，由此引起的损失约占液压系统故障损失的70968096，液压系统的故障大约有75%是由于油液及其污染造成的，油液污染己成为液压系统最主要的故障根源。为了有效控制液压系统油液污染所造成的危害，首先必须了解油液污染程度，而现有的油液污染检测技术不便广泛应用生产现场的在线监测。因此本文对油液污染在线监测系统进行了设计，研究一种可用于生产现场的在线监测系统。

　　二、测量原理

　　液压油液经滤油器时，由于过滤介质对油液的阻力而产生一定的压力损失，这样在滤油器进油口和出油口之间产生一定的压差。设滤油器进油口压力为P1，出油口压力为P2，则滤膜前后压差为ΔP(t)，压差变化率为:

　　式中:如Δ(t+ΔT)—r+ΔT时刻压差的采样值

　　ΔP(t)—r时刻压差的采样值

　　DT采样周期

　　当ΔT足够小时，文献(2)经过推导得出了液压油液对某一尺寸颗粒的污染浓度N(t)与过滤器两端压差ΔP(t)及压差变化率关系式

　　式中，与过滤器结构参数有关的物理量，是一个与流量Q有关的系数。

　　由式(1)可知，当已知t时刻的压差ΔP(t)= P₁(t )-P₂(t)及压差变化率：

　　便可得出此时刻系统油液的污染度N(t),根据所测得的压差及压差变化率，式(1)可以计算出油液的污染浓度N(t)，从而得知系统的污染状况。

　　三、油液污维监洲系旅的实理

　　(一)污染监测部分的功能

　　图1为污染监测部分功能示意图。

　　连续油液通过泌油器前后的两个压力传感器，传感器测得的电子信号传输给电子设备，电子设备经过处理把结果显示在显示屏上;键盘用来输入参数，使得测量参数可以被改变;打印机用来打印检测结果;针对停电时的保护措施，为监测装置设计了一个电池蓄电器用来应对突发状态;串行接口用来与计算机进行对接。

　　(二)监测电路的设计

　　图2为系统压差信号检测原理图。

　　检测系统压差传感器设计选用电容式压力传感器。由于传感器得到的电流信号比较弱，因此需要对传感器输出的电流信号需要进行放大处理。根据微弱信号检测理论，前置放大器的精度、稳定度、灵敏度直接决定整个系统的性能指标。因此，前置放大器的设计对一个系统来说极其关键，它必须具有在强噪声中接收微弱有用信号的能力，并能正确放大有用信号，关万到所有的后继处理过程。前置放大电路设计遵循以下两点:首先，在这个系统中要探测微弱的电流信号，因此前放的增益必须足够高。采用高阻负载将有利于获得大的电压信号，所以采用高阻抗放大器，但高负载电阻和放大器输入电容将增大RC时间常数，影响系统的频率响应，互阻放大器可以克服这一缺点，它实际上是一个利用了运算放大器的高增益性质的电流一电压变换器。其次，有用信号本身埋在噪声信号中，在前置放大电路中还要最大限度地抑制噪声，以获得最大的信噪比，这就要求放大器工作在最佳源电阻的情况，然而实际电路很难同时满足以上的各个要求，因此采用压缩前置放大电路的频带通带的方法来减少噪声，提高检测信号的动态范围。