Способ определения концентрации металлических включений в жидкости и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Сюциалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДПИЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 120477 (21) 24 73704/25 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет(з }м. к .з

G 01 N 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 1509,81„Бюллетень t49 34

Дата опубликования описания 150981 (53) УДЫ 621. 317 (088. 8) (72) Авторы

A.Â.Ìî3ãàëåâñêÿé, Г.i .Костанди и В.И.Тарасенко (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ВКЛЮЧЕНИИ В ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к техни-ческой диагностике агрегатов, работающих в жидкой смазке, и может быть использовано при оценке степени их износа по содержанию металлических продуктов износа в смазке, определяемому с помощью электрических и магнитных средств.

Известен способ оценки износа двигателей и других агрегатов автомобиля по. содержанию ферромагнитных продуктов износа в масле, заключающийся в том, что пробирку с пробой масла, содержащего ферромагнитные примеси, устанавливают в гнездо дат- 5 чика дифференциального магнитного моста, что приводит к разбалансу моста и появлению напряжения в приемной катушке, которое усиливают и передают на регстрирующий стрелочиый 20 прибор (1j..

Недостатками укаэанного способа являются невысокая чувствительность и невозможность определения концентрации неферромагнитных примесей..

Известен также способ, реализуемый в устройстве для измерения физических характеристик сред, основанный на автогенераторных измерениях реактивных сопротивлений, вносимых в коле- 30 бательную систему контролируемыми средами. В поле датчика, входящего в двухконтурную резонансную систему измерительного автогенератора, вносят исследуемый образец и фиксируют стрелочным прибором сигнал, пропорциональный частотной расстройке.

Известное устройство для измерения физических характеристик сред содержит измерительный транзисторный автогенератор, выполненный по схеме с общей базой, отдельный резонансный контур, стабилизированный по частоте, кварцем и включенный между коллектором и эмиттером транзистора автогенератора, емкостный или индуктивный первичный преобразователь, включенный в нагруэочный контур двухконтурной колебательной системы, подключенной к коллекторной цепи автогенератора, эмиттерный повторитель,детектор, показывакнвий прибор и компенсирующую цепь $2).

Недостатком данного способа и устройства для его реализации является невозможность раздельного определения концентраций ферромагнитных и неферромагнитных составляющих металлических продуктов износа в жидкой смаз ке.

864088

Цель изобретения — раздельное определение концентраций ферромагнитных и неферромагнитных соса авляющих металлических продуктон износа.

Постанленная цель достигается тем, что согласно способу определения концентрации металлических включений н жидкости, заключающемуся в том, что исследуемый образец вносят в поле дат .чика, включенного в измерительный контур двухконтурного антогенератора, 10 и измеряют изменение частоты, настройку обоих контуров автогенератора производят на частоты н диапазоне 1-20 мГц с разностью между их резонансными частотами 0,5-2,5 мГц, причем частоту нторого колебательного контура антогенератора устанавливают сначала больше, а затем меньше частоты измерительного контура, фиксируют н обоих случаях н качестве выходного параметра изменение часто- 20 ты измерительного контура при внесении в датчик исследуемого образца и определяют искомые концентрации по полученным значениям изменений частот и тарировочным данным. 25

Кроме того, в устройстве, содержащем транзисторный двухконтурный автогенератор, в измерительный контур которого включен датчик и частотомер, измерительный контур включен между базой и коллектором тран з истора автоге нератора,з0 а второй колебательный контур включен н коллекторную цепь, которая через параллельно соединенные фильтр низких частот и фильтр высоких частот связана с частотомером.

На фиг.1 изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, на фиг.2а — резонансные характеристики колебательного контура.. при настройке второго колебательного 40 контура на частоту больше частоты измерительного контура ; на фиг.2б то же, при настройке второго колебательного контура на частоту меньше частоты измерительного контура.

Устройство состоит иэ транзисторного двухконтурного автогенератора, выполненного по схеме с общим эмиттером и содержащего емкость 1 и катушку 2 индуктивности, образующие измерительный контур, включенный между базой и коллектором транзистора 3 и,автогенератора, емкость 4 и катушку 5 индуктивности,образующие второй колебательный контур, включенный в коллекторную цепь, сопротивление 6 и емкость 7, составляющие цепь автосмещения автогенератора, датчик, которым является катушка 2 индуктивности, соединенных параллельно фильтра 8 низких част.†.т и фильтра 9 нысо- 60 ких частот, под. ..траченных к выходу антогенератора, усилителя 10 и частотомера 11.

Устройство работает следующим образом.. 65

Сначала переключением переменной емкости 1 производят настройку измерительного контура на рабочую частоту 2 м?д, ныбранную иэ диапазона

1-20 мГц, а переключением переменной емкости 4 настраивают второй колебательный контур на частоту 3 мГц. Рабочая частота измерительного контура, равная 2 мГц, лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону уменьшения частоты. Индуктивность

2 измерительного контура является датчиком и конструктивно выполняется намоткой по наружной стороне цйлйн- дрического каркаса, Внутрь каркаса вносят пробу масла в пробирке, диаметр которой равен внутреннему диаметру каркаса. При этом происходит изменение параметров датчика в соответствии с электрическими r.íoéñòâàìè внесенной пробы масла, частота измерительного контура, взятая эа выходной параметр, уменьшается, проходит через фильтр 8 низких частот, усилитель 10 и фиксируется частотомером

11. Частоты выше 2 мГц фильтром 8 низких частот не пропускаются. Затем переключением переменной емкости 1 настраивают измерительный контур на рабочую частоту иэ диапазона 1520 мГц, равную 10 мГц, а переключением переменной емкости 4 настраивают второй колебательный контур на частоту 8 мГц, при этом рабочая частота измерительного контура оказывается лежащей на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону унеличения частоты. При внесении пробы масла в датчик, частота измерительного контура увеличивается, проходит через фильтр 9 высоких .частот, не пропускающий частоты ниже 10 мГц, и после усиления сигнала усилителем 10 фиксируется частотомером 11. Используя полученные значения частот и тарировочные коэффициенты,можно определить концентрации ферромагнитной и неферромагнитной составляющих металлических включений в масле .

Пример Проводят определение концентрации ферромагнитной и неферромагнитной составляющих металлических включений в пробе автомобильного масла. Обеспечивают режим сверхгенерации днухконтурного автогенератора, выбирая постоянную нремени цепи антосмещения в соответствии с соотношением т > тк, где Тб — постоянС ная времени цели антосмещения, Т постоянная времени измерительного контура.

При выполнении этого условия резонансная частота измерительного контура, взятая за выходной параметр, янляется промодулированной другой низкой частотой. Сначала измерительный

864088 где х — количество ферромагнитных частиц, мг, у - Количество неферромагнитных части,, мг, тарировочный коэффициент, (определяемый по изменению частоты измерительного контура при внесении в датчик пробирки с маслом, содержащим эталонное количество ферромагнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, большую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону уменьшения частоты, Гц/мг, тарировочный коэффициент, определяемый по изменению частоты измерительного контура при внесении (} в датчик пробирки с маслом, содержащим эталонное количество неферро- . магнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, большую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебател його контура в сторону уменьшения частоты Гц/ г., (контур двухконтурного автогенератора настраивают на 2 мГц, а его второй колебательный контур на частоту, большую чем частота измерительного контура и отличающуюся от нее на

1 мГц. Резонансная частота второго колебательного контура равна 3 мГц.

При такой настройке частота измерительного контура находится на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону уменьшения частот.

Пробирку с пробой масла вносят в датчик, которым является катушка 2 индуктивности измерительного контура.

Изменение электрических параметров датчика приводит к уменьшению частоты измерительного контура, которая выделяется с помощью фильтра 8 низких частот и фиксируется после усиления сигнала с указанной частотой частотомером 11. Затем измеритель- 2 ный контур настраивают на 10 мГц, а второй колебательный контур — на

8 мГц, т.е. с разностью частот 2 мГц, причем частота второго колебательного контура меньше. При такой настройке частота измерительнагo контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики вто.рого колебательного контура в сторону увеличения частоты. Пробирку с пробой масла вновь вносят в датчик, происходит увеличение частоты измерительнorо контура, которая выделяется фильтром 9 высоких частот.

Сигнал с выделенной частотой усиливают усилителем 11 и ега чаг:тата фиксируется частотомером 11.

В процессе работы измерительный контур настраивают поочередно на частоты из диапазона 1 — 20 мГц, причеь оптимальным является такай выбор частот измерительного контура, при котором исключается пе с одного участка измерений на другой. В вышеописанном примере измерительный контур настраивали сначала на 2 мГц, а затем на 10 мГц. В этом случае подобная разность частот не допускает перехода с одного склона резонансной характеристики на другой, так как при внесении пробирки с пробой масла, в котором концентрация металлических частиц составляет 1 — 1 ° 10 Ъ и соответствует наибольшему допустимому износу деталей автотрактных узлов, работающих в жидкой смазке, частота измерительного контура изменяется в пределах 0,5-1 мГц.

Получив два значения частоты измерительного контура, взятой эа выходной параметр, составляют систему уравнений для ферромагнитной и нефер- ромагнитнай составляющих металлических включений в масле

К . — тарировачный коэффициент, определяемгй по изменению частоты иэмеО рительного контура при внесении в датчик пробиркй с маслом, содержащим эталонное количество неферрамагнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, мень-! шую, чем частота измерительного конМ х +К y«F

kg x+kg у » «F тарировочный коэффициент, определяемый па изменению частоты из †. мерительного контура при внесении в датчик пробирки с маслом, содержащим эталонное количество ферромагнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, менЬшую, чем частота измерительного контура, так, чта рабочая частота изме40 рительнога контура лежит на линейном .участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону увеличения частоты, Гц/мг, тарировачный коэффициент, определяемый по изменению частоты измерительного контура при внесении в датчик пробирки с маслом, содержащим эталонное количество ферромагнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, меньшую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону увеличения частоты, Гц/мг;

8б 4088 тура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону увеличения частоты, Гц/мг, 5

F - разность частот иэмерительного контура, определяемых до и после внесения в датчик пробирки с маслом, содержащим неизвестное количество как ферромагнитных, так и неферромагнитных частиц, при настройке . второго колебательного контура на частоту, большую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резо 5 нансной характеристики второго колебательного контура в сторону уменьшения частоты, Гц/мг, f< — разность частот измерительного контура, определяемых до и пос.— ле внесения в датчик пробирки с маслом, содержащим неизвестное количество к к ферромагнитных, так и неферромагнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на час- 25 тоту, меньшую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного gg контура в сторону увеличения частоты, Гц/мг.

Решив систему уравнений, получаем определяемые концентрации ферромагнитных и неферромагнитных частиц в 35 масле, по которым судим об износе деталей, изготовленных из ферромагнитных, а также неферромагнитных материалов раздельно.

Предложенный способ и устройство 40 для его осуществления позволяют раздельно оценить износ деталей узлов и агрегатов, работающих в жидкой смазке, изготовленных из ферромагнитных и неферромагнитных материалов, например иэ сплавов цветных металлов, что повышает качество диагностики агрегатов, проводимой путем определения износа по концентрации продуктов износа в смазке.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации металлических включений в жидкости, с использованием двухконтурного автогенератора, в поле датчика измерительного контура которого вводят исследуемый образец и измеряют изменение частоты, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью раздельного определения концентраций ферромагнитных и неферромагнитных составляющих включений, настройку обоих контуров автогенератора производят на частоты в диапазоне 120 мГц с разностью между их резонансными частотами 0,5-2,5 мГц, причем частоту второго колебательного контура сначала устанавливают больше, а затем меньше частоты измерительного контура и измеряют в обоих случаях изменение частоты измерительного контура.

2.устройство для осуществления способа по п.1, содержащее транзисторный двухконтурный автогенератор, в измерительный контур которого включен датчик, частотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительный контур включен между базой и коллектором транзистора автогенератора, а второй колебательный контур включен в коллекторную цепь, которая .через параллельно соединенные фильтр низких частот и фильтр высоких частот ,соединена с частотомером.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Канарчук E., Канарчук В. Автомобильный транспорт.1968, 9 9, с.ЗЭ.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 487537, кл. G 01 N ЗЗ/00, 1973 (прототип).

86 4088 фиг.! фигХ

Составитель Э.Скорняков

Редактор M.Kåëåìåø Техред А. Бабинец, Корректор C.Øåêìàð

Заказ 7770/62 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП ""Патент"", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4