应用平行极板式电容传感器检测润滑油品质的研究
摘要:分析和探讨了润滑油介电常数变化的微观原因,并基于介电常数测量原理,以实现润滑油质量的现场快速检测为目的,考虑灵敏度、信噪比、击穿电压等参数要求,设计了平行极板式电容传感器。采用谐振法对不同使用期的油样进行了测试实验,其中重复性测试数据的最大偏差为4.8%。应用计及边缘效应影响的计算公式对数据进行了处理,结果表明该传感器能在不改变机器内部油路结构的情况下快速有效地检测油液介电常数的变化,为科学判断润滑油使用状况提供依据。关键词:润滑油;油液检测;介电常数;电容传感器 润滑油在使用一段时间后,由于外界杂质的侵入和本身的氧化、凝聚、水解和分解等原因,会使油液的介电常数值发生变化。使用电容传感器测量油液的介电常数可以反映润滑油品质、磨损故障等信息。当前的离线油质分析仪不能完全准确地反映整体油液的质量信息,在油液中磨粒较大、分布不均匀的情况下尤为明显。本文设计了一种用于现场快速检测的电容传感器,该传感器成本低廉、使用方便,外接电路后可快速检测润滑油的使用状况。1 润滑油介电常数测量原理 润滑油是一种复杂的烃类混合物,可以把它作为一种电介质来考虑。随着润滑油使用期的增加,其性能衰变主要体现在以下几个方面: (1)润滑油内部组分长期与空气接触发生氧化反应; (2)粘度指数改进剂、抗氧剂、抗磨剂等添加剂损耗; (3)外部污染,包括水污染、乙二醇污染、固体颗粒污染等。 润滑油被氧化、添加剂损耗会导致分子极性变化;水的进入会产生H+,OH-离子;酸值的变化伴随着H+,RCOO-离子的产生;金属磨粒会产生自由电子。以上几种因素均会不同程度地改变油液内部极化成分的数量,从而导致介电常数值的变化,所以介电常数是反映油液老化、被污染以及磨损状况的一个综合参数。
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电介质的介电常数大小可通过测量平行板电容器的电容来间接获得。对于如图1所示的平行板电容器,多数文献采用了以下公式表达电容与内部介质的介电常数关系: C=ε0εrS/d (1) 式中:εr为内部介质的相对介电常数;ε0为真空介电常数;S为极板面积;d为两极板间距。电容传感器相关文章:电容传感器原理
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