[摘要]油液污染是引起液压系统故障的主要原因，目前对于油液污染大多不便实现在线检测，通过对油液污染在线监测方法进行研究，为液压系统的油液污染现场检测提供了一种方便的途径。
[关键词]油液污染 在线监测 液压系统
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610099－01
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70%～80%，液压系统的故障大约有75%是由于油液及其污染造成的，油液污染已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，出油口压力为，则滤膜前后压差为 ，压差变化率为：
时刻压差的采样值
采样周期
当 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与过滤器两端压差 及压差变化率关系式
便可得出此时刻系统油液的污染度。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，从而得知系统的污染状况。
三、油液污染监测系统的实现
（一）污染监测部分的功能
图1为污染监测部分功能示意图
连续油液通过滤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
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，关系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。
前置放大器完成了对信号的探测和初步处理，得到了与有关的电压信号，但是这个信号还会含有一些交流噪声有用信号会被噪声覆盖，需要设计一个低频有源滤波器。在这里利用LMF40集成开关电容滤波器。LMF40是四阶巴特沃斯有源低通滤波器。其体积小，功耗低，外围元减少，调节简单，精度高，易于使用。
综上所述，油液通过在线监测装置，滤油器两端的压差传感器将测得的信号经过前置放大电路和滤波电路的处理，变为可用的数字信号，经过处理，得出滤油器两端的压差，并计算压差变化率，油液污染度值，然后显示油液的实时污染度。
四、结束语
滤油器是液压系统油液污染控制的关键元件，其工作状态直接反映了液压系统的污染状态。本文依据滤油器两端压差及其变化率和油液污染度变化关系公式，对油液的在线监测系统和检测系统的电路进行了设计。随着研究的进一步深入，这种油液污染监测仪将为液压系统的故障诊断提供一种方便的途径。
参考文献：
[1]夏志新，液压系统污染控制[M].机械工业出版社，1992.
[2]涂群章、龚烈航、王敬涛，过滤系统工作状态在线监测研究[J].矿山机械 2000，（1）：58～59.
[3]陈智忠、何美荣，PCC型便携式油液污染检测仪的应用研究[J].山西煤炭 1998，（6）：26～28.
作者简介：
刘涛，男，陕西省西安市人，西安建筑科技大学机电工程学院在读硕士，主要从事液压方面的学习与研究。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”