专利名称：铁谱片光密度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁谱片光密度测量仪，主要用于机械设备运动付磨损工况的监测和各种磨损机制的分析和研究。
机械设备的磨损工况直接关系机械设备的使用寿命；以润滑油为介质的磨损颗粒携带有大量另部件运动付发生磨损的信息，因此分析这种颗粒的大小、数量和形态就可以及时地和不停机地掌握这些信息，从而达到监测磨损工况的目的。现有技术中(P.Anderson28th June 1982 Telus Inc《Wear Particle Atlas》磨损颗粒图谱)公开了一种SOHIO直读式铁谱光密度测量仪，通过测量试样的光密度，来分析运动付的磨损情况。其技术构成是(参见图a)沉淀管斜置于磁场中，在沉淀管插入磁场的入口处间隔地安装光源，在沉淀管的另一测与光源相对安装有光电传感器。因磁场的作用，油样中的导磁颗粒在光源处产生沉淀，由于沉淀管是倾斜的，且两光源间有一间隔，所以在两光源处的颗粒沉淀情况不同即光密度不同。通过光电传感器、信号放大、处理系统，在读数显示器上的读数也是不同的。两个读数的平方差即可作为表征磨损程度的参数。该测量仪的不足之处在于油样中的杂质和非磁性颗粒无法排除，颗粒重迭现象严重，随机性大，测试精度低，分析步骤繁复，分析成本也高。现有技术中另一种颗粒定量分析仪(PQ)，参见(A.L.Price and B.J.Roylance.Industrial Lubrication and Tribology.Nov／Dec 1985 P232－234《More about Mouitoring》监测的进一步发展)，其技术构成与光密度计不同的是基于磁感原理，在调定的磁场中，放入被测试样铁谱片，引起磁场物理量在数值上的变化、达到定量测定的目的，(注未检索列具体结构)，因此它只能综合地反映了磁性物质的大小和数目，不能区分磁性颗粒大小的分布情况，也就是只能表征磨损程度、而不能表征磨损速率，性能不尽完善。
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种测试成本低、操作简便、测试精度高，且同时具备测试磨损程度和速率的铁谱片光密度测量仪。
本实用新型的发明目的是通过下列技术解决方案来实现的。本实用新型主要由光源，光电传感器，信号放大器，信号处理器和读数显示器组成。光源为平行光源，在平行光源和聚光透镜之间安装有与平行光束相垂直的谱片支承架和可移光栏，光电传感器置于聚光透镜的外侧焦点上，以使透过被测谱片的平行光束全部被光电传感器所接收光栏安装在导向上可以是往复移动机构，或往复摆动机构，谱片支承架固定在测量仪的底板上，光栏相对于安插在谱片支承架上的被测谱片进行调定。光栏上有两个大小不一透光圆环，(两次)调定时应使光栏上两个透光圆环分别与安插在谱片支承架中被测谱片上的内外两个大小颗粒沉淀圆环在沿平行光束方向上完全重合，以使测量误差最小。光栏透光圆环与颗粒沉淀圆环的完全重合是充要条件，并对测量有直接影响。被测谱片及支承架可以放置在光栏的前侧或后侧，只要在处于平行光束中均不影响测量效果。被测谱片两颗粒沉淀圆环相应光密度读数的平方差，用以表征磨损工况。
如下图a是对比技术的直接式铁谱仪结构示意图。
图b是旋转铁谱片大小颗粒分布示意图。
图1是本实用新型光密度测量仪结构示意图。
图2－图3是本实用新型平行光源的两种光路设计图。
图4是本实用新型的光栏结构示意图。
图5是图4的A－A剖视图。
图6是图4的B向示意图。
图7是本实用新型光栏的另一结构形式。
本实用新型将结合附图作进一步的详述。
如图1所示，光密度测量仪主要由平行光源1、聚光透镜6、谱片支承架3、可移光栏4、光电传感器7、信号放大器8、信号处理器9和读数显示器10构成。在平行光源1和聚光透镜6之间安装有与平行光束相垂直的谱片支承架3和可移光栏4。为了使通过被测谱片2的光束全部在光电传感器7接收，因而光电传感器7应处于聚光透镜6外侧的焦点上。光栏4可沿其导向在垂直平行光束方向作往复移动，相对于安插在谱片支承架3上的被测谱片2进行调整。为了控制光栏4移动到位，并自动进行读数值切换，在光栏4的一侧安装了微动开关5，两微动开关5的连线与光栏4平行也就是与平行光束垂直，使操作更为简便。本实用新型的光密度测量仪是这样进行工作的先由旋转铁谱仪制取旋转铁谱片即被测谱片2，该铁谱片具有下述特征(参见图b)，磁性颗粒以二个同心圆环的形式排列，大颗粒处于内环，小颗粒处于外环(由磁场梯度和旋转磁台的转速决定)，大小颗粒的排列有较明显的周界。被测谱片2制成后安插在谱片支承架3上进行光密度的测量，谱片2位置取决于谱片支承架3，因此谱片支承架3的设计及安装位置，应使谱片2就位时处于与平行光束垂直且被测谱片圆环中心与聚光透镜6的焦点连线与平行光束平行。谱片安插完毕后，即可调整光栏4的位置，使光栏4上的大小透光圆环分别与谱片2上的颗粒沉淀所形成的内外圆环相重合，这时读数显示器10便有两颗粒圆环相对应的光密度值。为说明问题方便起见，设大颗粒圆环的光密度值为R1，小颗粒圆环的光密度值为R2，以IS表征磨损严重度指数，则有下列关系式IS＝R21－R22＝(R1＋R2)(R1－R2)，式中(R1＋R2)代表磨损程度，(R1－R2)代表磨损速率。图1中光敏元件11只是为把测量仪的满程标定为100，使读数直观方便而设置的。另图1中的光电传感器7、信号放大器8、信号处理器9和读数显示器10作为功能性电路，在一般的光密度测量仪中已有采用，其电路原理是相同的，不再赘述。
如图2所示平行光源1的光路设计，点光源1′处于透镜1″的焦点上，点光源1′产生的发散光经透镜1″的折射最后形成平行光束。
如图3所示平行光源1的光路设计，点光源1′处于抛物线反射镜面1″′焦点，点光源1′产生的发散光经反射镜面1″′的反射后形成平行光束，其垂直截面的范围应包含光栏4的透光圆环。
如图4～图6所示的谱片支承架与光栏结构是本实用新型区别于其它光密度测量仪的主要结构部件。谱片支承架3和光栏4的导向支架12都固定在测量仪的底板上，光栏4的导向13为两个互相平行的导柱，光栏4安装该导向13上，可沿其导向13作往复直线移动调定。光栏4和安插谱片支承架3上的被测谱片2位置关系由光栏导向13和谱片支承架3所决定，测量时要求光栏4与被测谱片2相互平行，光栏4沿其导向13调整，使该光栏4上大小两个透光圆环和被测谱片2上内外两个颗粒沉淀圆环分别重合，(即轴线同轴)这时测量的随机误差最小。因此结构上应保证光栏4与被测谱片2平行，光栏4上二个透光圆环的轴线和安插在谱片支承架3的被测谱片2颗粒沉淀圆环的轴线均与平行光源产生的平行光束平行，而且最佳状态为三轴线共面。光栏4上的大小透光圆环是这样形成的。金属孔板4′与中心区域涂黑玻璃遮光片4″贴合，所形成的大小两透光圆环的大小分别与被测谱片3上颗粒沉淀圆环相同，(光栏4调定时正好在平行光束投影方向重合)。图4－图6中14为光栏4的牵拉手柄。
图7所示的定点往复摆动光栏结构，该光栏4的透光圆环与前述的(图5所示)相同，只是光栏相对于被测谱片调整的结构作了替换。光栏4设置在一扇形片状物15上，该扇形片状物15定轴摆动，其摆动轴16的轴线与平行光束平行，光栏4的两透光圆环应处同一摆动弧线上。调整时光栏4与平行光束正交方向切入，使两透光圆环分别与被测谱片2上的颗粒沉淀圆环在平行光束投影方向相重合。因此摆动弧线的半径应与摆动支点距被测谱片颗粒沉淀圆环圆心的垂直距离相同。
本实用新型与现有技术相比具有下述优点。
1、与SOHIO直读式光密度测量仪比较，本仪器不是对颗粒沉淀区中随机的两个很小的范围测量，而是把全部颗粒沉淀区分为两个分别代表大小颗粒的区域测量其光密度值，从根本上消除了杂质和颗粒重迭现象，以及局部取样随机误差大的缺陷。测量表明SOHIO的误差为6－9％、而本测量仪仅为1－2％。
2、与(PQ)颗粒定量分析仪相比较，虽然都以旋转铁谱片作为测量现象，但因PQ仪基于磁感原理，只能综合地评价总体磨损程度，而本仪器功能更为齐全、精度也高，并且本测量仪还具有分析成本低、操作简便和易于制造等优点此外本测量仪还留有数据输出接口，可配打印机、绘图机或者直接输入计算机系统进行处理和贮存，可以方便地进行各种磨损机制的分析与研究。
权利要求1.一种用于机械设备磨损工况监测的铁谱片光密度测量仪，主要由光源、光电传感器、信号放大器、信号处理器以及读数显示器组成，其特征在于光源为平行光源1，在平行光源1和聚光透镜6之间安装有谱片支承架3和与平行光束相垂直的可移光栏4，在聚光透镜6外侧的焦点上放置光电传感器7。
2.如权利要求1所示的光密度测量仪，其特征在于光栏4上二个透光圆环的轴线和安插在谱片支承架3上的被测谱片2颗粒沉淀圆环轴线均与平行光源1产生的平行光束平行。
3.如权利要求1所述的光密度测量仪，其特征在于平行光源1所产生平行光束垂直截面的范围应包含光栏4的透光圆环。
4.如权利要求1所述的光密度测量仪，其特征在于光栏4上大小透光圆环与被测谱片2上相应的小大两种颗粒沉淀圆环的直径相同。
5.如权利要求所述的光密度测量仪，其特征在于在光栏4的一侧装有用于控制光栏4移动到位，并进行读数切换的微动开关5，该微动开关5的连线与光栏4平行。
专利摘要本实用新型涉及光密度测量仪，主要用于机械设备运动副磨损工况的监测，以及各种磨损机制的分析和研究。已有的光密度测量仪油样杂质多，颗粒重叠现象严重，随机误差大。本测量仪在平行光源和聚光透镜之间设置了谱片架和与平行光束垂直的可移光栏，光电传感器置于聚光透镜外侧的焦点上，光阑的透光圆环与谱片的颗粒沉淀圆环直径相同且各圆环的轴线均平行于平行光束。本仪器测试精度高，操作简便直观，可以同时测出磨损程度和速率，便于推广应用。
文档编号G01N21/84GK2057755SQ89218549
公开日1990年5月30日 申请日期1989年10月24日 优先权日1989年10月24日
发明者金锡志, 陈德金, 毛丹碧 申请人:杭州轴承试验研究中心