專利名稱：鐵譜片光密度測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵譜片光密度測量儀，主要用于機械設備運動付磨損工況的監測和各種磨損機制的分析和研究。
機械設備的磨損工況直接關系機械設備的使用壽命；以潤滑油為介質的磨損顆粒攜帶有大量另部件運動付發生磨損的信息，因此分析這種顆粒的大小、數量和形態就可以及時地和不停機地掌握這些信息，從而達到監測磨損工況的目的。現有技術中(P.Anderson28th June 1982 Telus Inc《Wear Particle Atlas》磨損顆粒圖譜)公開了一種SOHIO直讀式鐵譜光密度測量儀，通過測量試樣的光密度，來分析運動付的磨損情況。其技術構成是(參見圖a)沉淀管斜置于磁場中，在沉淀管插入磁場的入口處間隔地安裝光源，在沉淀管的另一測與光源相對安裝有光電傳感器。因磁場的作用，油樣中的導磁顆粒在光源處產生沉淀，由于沉淀管是傾斜的，且兩光源間有一間隔，所以在兩光源處的顆粒沉淀情況不同即光密度不同。通過光電傳感器、信號放大、處理系統，在讀數顯示器上的讀數也是不同的。兩個讀數的平方差即可作為表征磨損程度的參數。該測量儀的不足之處在于油樣中的雜質和非磁性顆粒無法排除，顆粒重迭現象嚴重，隨機性大，測試精度低，分析步驟繁復，分析成本也高。現有技術中另一種顆粒定量分析儀(PQ)，參見(A.L.Price and B.J.Roylance.Industrial Lubrication and Tribology.Nov／Dec 1985 P232－234《More about Mouitoring》監測的進一步發展)，其技術構成與光密度計不同的是基于磁感原理，在調定的磁場中，放入被測試樣鐵譜片，引起磁場物理量在數值上的變化、達到定量測定的目的，(注未檢索列具體結構)，因此它只能綜合地反映了磁性物質的大小和數目，不能區分磁性顆粒大小的分布情況，也就是只能表征磨損程度、而不能表征磨損速率，性能不盡完善。
本實用新型的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，而提供一種測試成本低、操作簡便、測試精度高，且同時具備測試磨損程度和速率的鐵譜片光密度測量儀。
本實用新型的發明目的是通過下列技術解決方案來實現的。本實用新型主要由光源，光電傳感器，信號放大器，信號處理器和讀數顯示器組成。光源為平行光源，在平行光源和聚光透鏡之間安裝有與平行光束相垂直的譜片支承架和可移光欄，光電傳感器置于聚光透鏡的外側焦點上，以使透過被測譜片的平行光束全部被光電傳感器所接收光欄安裝在導向上可以是往復移動機構，或往復擺動機構，譜片支承架固定在測量儀的底板上，光欄相對于安插在譜片支承架上的被測譜片進行調定。光欄上有兩個大小不一透光圓環，(兩次)調定時應使光欄上兩個透光圓環分別與安插在譜片支承架中被測譜片上的內外兩個大小顆粒沉淀圓環在沿平行光束方向上完全重合，以使測量誤差最小。光欄透光圓環與顆粒沉淀圓環的完全重合是充要條件，并對測量有直接影響。被測譜片及支承架可以放置在光欄的前側或后側，只要在處于平行光束中均不影響測量效果。被測譜片兩顆粒沉淀圓環相應光密度讀數的平方差，用以表征磨損工況。


如下圖a是對比技術的直接式鐵譜儀結構示意圖。
圖b是旋轉鐵譜片大小顆粒分布示意圖。
圖1是本實用新型光密度測量儀結構示意圖。
圖2－圖3是本實用新型平行光源的兩種光路設計圖。
圖4是本實用新型的光欄結構示意圖。
圖5是圖4的A－A剖視圖。
圖6是圖4的B向示意圖。
圖7是本實用新型光欄的另一結構形式。
本實用新型將結合附圖作進一步的詳述。
如圖1所示，光密度測量儀主要由平行光源1、聚光透鏡6、譜片支承架3、可移光欄4、光電傳感器7、信號放大器8、信號處理器9和讀數顯示器10構成。在平行光源1和聚光透鏡6之間安裝有與平行光束相垂直的譜片支承架3和可移光欄4。為了使通過被測譜片2的光束全部在光電傳感器7接收，因而光電傳感器7應處于聚光透鏡6外側的焦點上。光欄4可沿其導向在垂直平行光束方向作往復移動，相對于安插在譜片支承架3上的被測譜片2進行調整。為了控制光欄4移動到位，并自動進行讀數值切換，在光欄4的一側安裝了微動開關5，兩微動開關5的連線與光欄4平行也就是與平行光束垂直，使操作更為簡便。本實用新型的光密度測量儀是這樣進行工作的先由旋轉鐵譜儀制取旋轉鐵譜片即被測譜片2，該鐵譜片具有下述特征(參見圖b)，磁性顆粒以二個同心圓環的形式排列，大顆粒處于內環，小顆粒處于外環(由磁場梯度和旋轉磁臺的轉速決定)，大小顆粒的排列有較明顯的周界。被測譜片2制成后安插在譜片支承架3上進行光密度的測量，譜片2位置取決于譜片支承架3，因此譜片支承架3的設計及安裝位置，應使譜片2就位時處于與平行光束垂直且被測譜片圓環中心與聚光透鏡6的焦點連線與平行光束平行。譜片安插完畢后，即可調整光欄4的位置，使光欄4上的大小透光圓環分別與譜片2上的顆粒沉淀所形成的內外圓環相重合，這時讀數顯示器10便有兩顆粒圓環相對應的光密度值。為說明問題方便起見，設大顆粒圓環的光密度值為R1，小顆粒圓環的光密度值為R2，以IS表征磨損嚴重度指數，則有下列關系式IS＝R21－R22＝(R1＋R2)(R1－R2)，式中(R1＋R2)代表磨損程度，(R1－R2)代表磨損速率。圖1中光敏元件11只是為把測量儀的滿程標定為100，使讀數直觀方便而設置的。另圖1中的光電傳感器7、信號放大器8、信號處理器9和讀數顯示器10作為功能性電路，在一般的光密度測量儀中已有采用，其電路原理是相同的，不再贅述。
如圖2所示平行光源1的光路設計，點光源1′處于透鏡1″的焦點上，點光源1′產生的發散光經透鏡1″的折射最后形成平行光束。
如圖3所示平行光源1的光路設計，點光源1′處于拋物線反射鏡面1″′焦點，點光源1′產生的發散光經反射鏡面1″′的反射后形成平行光束，其垂直截面的范圍應包含光欄4的透光圓環。
如圖4～圖6所示的譜片支承架與光欄結構是本實用新型區別于其它光密度測量儀的主要結構部件。譜片支承架3和光欄4的導向支架12都固定在測量儀的底板上，光欄4的導向13為兩個互相平行的導柱，光欄4安裝該導向13上，可沿其導向13作往復直線移動調定。光欄4和安插譜片支承架3上的被測譜片2位置關系由光欄導向13和譜片支承架3所決定，測量時要求光欄4與被測譜片2相互平行，光欄4沿其導向13調整，使該光欄4上大小兩個透光圓環和被測譜片2上內外兩個顆粒沉淀圓環分別重合，(即軸線同軸)這時測量的隨機誤差最小。因此結構上應保證光欄4與被測譜片2平行，光欄4上二個透光圓環的軸線和安插在譜片支承架3的被測譜片2顆粒沉淀圓環的軸線均與平行光源產生的平行光束平行，而且最佳狀態為三軸線共面。光欄4上的大小透光圓環是這樣形成的。金屬孔板4′與中心區域涂黑玻璃遮光片4″貼合，所形成的大小兩透光圓環的大小分別與被測譜片3上顆粒沉淀圓環相同，(光欄4調定時正好在平行光束投影方向重合)。圖4－圖6中14為光欄4的牽拉手柄。
圖7所示的定點往復擺動光欄結構，該光欄4的透光圓環與前述的(圖5所示)相同，只是光欄相對于被測譜片調整的結構作了替換。光欄4設置在一扇形片狀物15上，該扇形片狀物15定軸擺動，其擺動軸16的軸線與平行光束平行，光欄4的兩透光圓環應處同一擺動弧線上。調整時光欄4與平行光束正交方向切入，使兩透光圓環分別與被測譜片2上的顆粒沉淀圓環在平行光束投影方向相重合。因此擺動弧線的半徑應與擺動支點距被測譜片顆粒沉淀圓環圓心的垂直距離相同。
本實用新型與現有技術相比具有下述優點。
1、與SOHIO直讀式光密度測量儀比較，本儀器不是對顆粒沉淀區中隨機的兩個很小的范圍測量，而是把全部顆粒沉淀區分為兩個分別代表大小顆粒的區域測量其光密度值，從根本上消除了雜質和顆粒重迭現象，以及局部取樣隨機誤差大的缺陷。測量表明SOHIO的誤差為6－9％、而本測量儀僅為1－2％。
2、與(PQ)顆粒定量分析儀相比較，雖然都以旋轉鐵譜片作為測量現象，但因PQ儀基于磁感原理，只能綜合地評價總體磨損程度，而本儀器功能更為齊全、精度也高，并且本測量儀還具有分析成本低、操作簡便和易于制造等優點此外本測量儀還留有數據輸出接口，可配打印機、繪圖機或者直接輸入計算機系統進行處理和貯存，可以方便地進行各種磨損機制的分析與研究。
權利要求1.一種用于機械設備磨損工況監測的鐵譜片光密度測量儀，主要由光源、光電傳感器、信號放大器、信號處理器以及讀數顯示器組成，其特征在于光源為平行光源1，在平行光源1和聚光透鏡6之間安裝有譜片支承架3和與平行光束相垂直的可移光欄4，在聚光透鏡6外側的焦點上放置光電傳感器7。
2.如權利要求1所示的光密度測量儀，其特征在于光欄4上二個透光圓環的軸線和安插在譜片支承架3上的被測譜片2顆粒沉淀圓環軸線均與平行光源1產生的平行光束平行。
3.如權利要求1所述的光密度測量儀，其特征在于平行光源1所產生平行光束垂直截面的范圍應包含光欄4的透光圓環。
4.如權利要求1所述的光密度測量儀，其特征在于光欄4上大小透光圓環與被測譜片2上相應的小大兩種顆粒沉淀圓環的直徑相同。
5.如權利要求所述的光密度測量儀，其特征在于在光欄4的一側裝有用于控制光欄4移動到位，并進行讀數切換的微動開關5，該微動開關5的連線與光欄4平行。
專利摘要本實用新型涉及光密度測量儀，主要用于機械設備運動副磨損工況的監測，以及各種磨損機制的分析和研究。已有的光密度測量儀油樣雜質多，顆粒重疊現象嚴重，隨機誤差大。本測量儀在平行光源和聚光透鏡之間設置了譜片架和與平行光束垂直的可移光欄，光電傳感器置于聚光透鏡外側的焦點上，光闌的透光圓環與譜片的顆粒沉淀圓環直徑相同且各圓環的軸線均平行于平行光束。本儀器測試精度高，操作簡便直觀，可以同時測出磨損程度和速率，便于推廣應用。
文檔編號G01N21/84GK2057755SQ89218549
公開日1990年5月30日 申請日期1989年10月24日 優先權日1989年10月24日
發明者金錫志, 陳德金, 毛丹碧 申請人:杭州軸承試驗研究中心