激光测油液污染度的原理及其测定装置

0:10.13374/j.1ss1001053x.1998.02.041 第20卷第2期 北京科技大学学报 Vol.20 No.2 1998年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1998 激光测油液污染度的原理及其测定装置 马飞 张文明张卫钢高澜庆冯雅丽 北京科技大学资源工程学院，北京100083 摘要选取了光测法检测油液污染度，在适合的波段内，油样对光均具有一般吸收，透光率相对 稳定且较大；油样粘度的变化对透光率影响较小，而油液颜色的深浅对透光率有影响.导出了定量 分析油液污染程度，消除油液颜色影响和提高检测精确度的理论公式讨论了影响检测结果的因 素及相应的解决方法 关键词油液污染；激光：光测法；透光率 分类号TH137:TP202.1 检测油液污染度的方法有电测法、超声波法、淤积法、光测法等.由于油和水的电化学特 性相差较大，电测法用于检测水分，其灵敏度和准确度都较好，但其受环境温度影响大.超声 波法使用简便，可实现在线监测，但其影响因素较多.以滤网为传感元件的淤积法，不受油液 颜色、水分等影响，适用范围广，但恒压差测定需设专门的诚压阀，标准滤网的成本也较高.光 测法具有轻巧、迅速、方便等优点，可用于现场进行油液的污染管理，在我国这方面的研究还 不多，所以本文选取光测法进行研究 1光测法原理 利用光学原理现场检测油液污染程度通常有2种方法：透射法和散射法.透射法是通过 测定油液的透射光强度来判定油液污染程度的方法.此类仪器结构简单，操作方便，而且精巧 便携，但如何克服油液颜色的影响是该类仪器的关键问题.散射法是根据夫琅霍费 (Fraunhofer)衍射理论与迈尔(Mie)理论来判定油液污染程度的，因此，散射法有时也称衍射 法.此类仪器测定精度高，特别是计算机技术的应用，使操作简单、方便，而且大大提高了测定 速度.但此类仪器结构复杂，价格昂贵.考虑到我国工矿企业的实际情况，选用透射法 透射法原理：令一束平行光通过均匀的介质传播，经过薄层x后，强度从I减少到Id/ (如图1).朗伯(Lambert)指出：dI与吸收层的厚度dx成正比，即 dI/I=-kdx (1) 其中，k,为吸收系数 如当x0,=0:产x,=由式(I)得： FLe-ka (2) 这就是在均匀介质中朗伯定律的数学表达式. 吸收系数k,是波长的函数.在一般吸收的波段内，k值很小并且近似于一常数；在选择吸 1997-03-21收稿 马飞男，29岁，讲师，硕士 ·国家“八五"攻关课题

第 2 0卷 19 8年 第 2期 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U n i v e r s i yt o f 灰 i e n c e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 20 A p r · N 0 . 2 19 9 8 激光测油液污染度的原理及其测定装置 ’ 马 飞 张文明 张卫 钢 高澜庆 冯稚丽 北京科技大学资源工程学院 , 北京 10 0 83 摘 要 选取了光测 法检测油液污染度 , 在适合的波段 内 , 油样对光均具有 一般吸收 , 透 光率相 对 稳定 且较大 ; 油样粘度 的变化对透光率影响较小 , 而油液颜色的深浅对透光率有影响 . 导 出了定量 分析油液污染 程度 、 消除油 液颜 色影 响和提 高检侧精确度 的理论公式 . 讨论 了影 响检侧 结果 的因 素及相应的解决方法 . 关挂词 油液污染; 激光; 光测法; 透光率 分类号 T H 1 37 : T p 2 0 2 . l 检 测油 液 污染度 的方法 有 电测 法 、 超 声波法 、 淤积法 、 光测法等川 . 由于油和 水的电化 学特 性相 差 较大 , 电测法 用 于检 测水分 , 其灵 敏度 和 准确度 都较好 , 但 其 受环境 温度影 响大 . 超 声 波法 使用 简便 , 可实 现 在线 监测 , 但 其影 响 因素较多 . 以 滤 网为传感 元件的 淤积法 , 不受油 液 颜色 、 水分等影 响 , 适用 范围 广 , 但恒 压差 测定需 设 专门的减压 阀 , 标准滤 网的成本也较高 . 光 测法 具 有轻 巧 、 迅速 、 方便等优点 , 可用 于现 场 进行油 液 的污染 管理 , 在我 国这方 面的研究 还 不多 , 所 以 本文 选取光 测法 进行研 究 . ` . 户 节 .I 一 ~ 一 12 1 1 光侧法 原理 ’ 一’ 利 用光 学原 理 现场 检测 油液 污 染程 度通 常有 2 种方 法 : 透射法和 散射法 . 透 射法是 通过 测 定油 液 的透 射 光强度 来判 定油 液污 染程度 的方 法 . 此类 仪器结构 简单 , 操作 方便 , 而 且精巧 便 携 , 但 如 何 克 服 油 液 颜 色 的 影 响 是 该 类 仪 器 的 关 键 问 题 . 散 射 法 是 根 据 夫琅 霍 费 ( F ar u n h o fe )r 衍射理 论 与迈 尔 (诵 e )理 论来判定 油 液污染程度 的 , 因此 , 散射法 有 时也称衍 射 法 . 此 类仪器测 定精度 高 , 特别是计 算机 技术 的应 用 , 使操作简单 、 方便 , 而 且大大 提高了测 定 速度 . 但此 类仪器结构复杂 , 价格 昂贵 . 考虑 到我国工矿 企业的实际情况 , 选 用透射法 . 透 射法 原理 : 令一 束平行 光通过 均匀 的介质传播 , 经过薄层 dx 后 , 强度 从 I 减 少到 I dl (如 图 1) . 朗伯 ( La m be rt) 指 出 : d l/ I 与吸收层 的厚度 dx 成 正 比 , 即 d l / I = 一 气dx ( l ) 其 中 , k 。为吸 收系数 . 如 当 =x 0 , 卜令 =x x , 介L 由式 l( ) 得 : 介 oI e 一 娜 ( 2 ) 这就 是在 均匀介质中朗伯定律的数学 表达式 . 吸 收系数 k 。 是波 长 的 函数 . 在 一般吸收 的波段 内 , k 。值很小 并且近似于一 常数; 在 选择吸 19 9 7 一 0 -3 21 收稿 马 飞 男 , 2 9 岁 , 讲师 , 硕士 . 国家 “ 八五 ” 攻关 课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 02. 041

Vol.20 No.2 马飞等：激光测油液污染度的原理及其测定装置 ·179· 比尔(Beer)指出：在溶液中，溶液的吸收系数k,与其浓度C成正比，即 k=ac (3) 其中，a为与浓度无关的常数，它只决定于吸收物质 的分子特性.由式(2)，(3)得 I=be-acx (4) d 上式即比尔定律的数学表达式 比尔定律只有在物质分子的吸收本领不受它周 围邻近分子的影响时才是正确的.当浓度很大时，分 子间的相互影响不可忽略，此时比尔定律不成立所 图1光的吸收 以，朗伯定律始终是成立的，但比尔定律有时并不成立 对于油液来说，其成分是相当复杂的.它不仅含有多种有机化合物和为改变油液性能而 加入的各种添加剂，而且其中还往往夹杂有固体颗粒和氧化生成物.因此油液既非溶液，比尔 定律在此不成立，又非均匀介质，当光直射时，不仅存在着吸收，还存在着散射 为此，在非均匀介质中（如污染的油液），考虑到光的散射失去一部分能量，需对式(2)进 行修正，得下式 I=e伙+x=ea (5) 其中，k、为散射系数，k为总的衰减系数.式(5)也就是在非均匀介质中朗伯定律的数学表达 式.对于油液来说，k主要与油液的污染程度及其颜色有关，在人射光和液层厚度一定的情况 下，通过测定透射光强度的大小便可得知油液的污染程度. 2测定装置的研究 2.1光源的选择 光的色散使光的穿透能力减弱，介质的吸收增加，为此在油液污染的检测中，要选用单色 性较好的光源.由于激光具有高方向性、高亮度性、高单色性和相干性等优点，因此选用激光 作为此测定装置的光源 2.2光波长及发光管功率的选取 由于吸收系数是波长的函数，所以选取合适的光波长，是保证测定精度的前提.光波长的 选取主要考虑：(1)对油液中固体颗粒污染物要敏感；(2)在所选光波长附近，油液对光的吸收 要基本保持不变，即为一般吸收：(3)考虑到激光管的功率，选定波长的光在油液中衰减要小， 一般情况下，液压油中固体颗粒污染物的尺寸大多分布在5~30μm之间，因此此尺寸段 内的固体颗粒为最危险污染物，要使所选波长的光对这些污染物敏感根据光的吸收和散射 理论，最好选择光波长为0.5~5μm. 为此，配制了型号各异的油样，在光波长0.5~5μm范围内，利用Hatachi340 Record- ing Spectro--photometer测试各自的透光率曲线，如图2.图2(a)为5种油样在光波长0.4~l.0μ m范围内的透光率曲线，图2(b)为在光波长1.0~2.2μm范围内的透光率曲线.从整体上来 看：图2中5种油样的透光率特性曲线形状具有相似性，这是油液的共同性质决定的；透光率 随光波长的变化规律，证明吸收系数是波长的函数；曲线起始点位置的不同与油样颜色、添加

V o l . 2 0 N 6 . 2 马飞等 :激光测油液污染度的原理及 其测定装置 比尔 ( B e )r 指 出 : 在溶液 中 , 气 = a C 溶液 的吸 收系数 k 。与其浓度 c 成 正 比 , 即 ( 3 ) 其中 , a 为 与浓度无 关 的常数 , 它只决定 于吸收物 质 的分 子特性 . 由式 ( 2) , ( 3) 得 I = oI e 一 “ cx 石 ( 4 ) 上式 即比尔定律 的数学表达 式 e . 比尔定律 只有在 物质分 子的吸 收本领不受 它周 围邻近分 子的影 响时 才是正 确的 . 当浓 度很大 时 , 分 子 间 的相 互 影 响不可 忽略 , 此 时 比尔定律不 成立 . 所 圈 1 光的吸收 以 , 朗伯定律始 终是 成立 的 , 但比尔定律有时并不成 立 . 对于 油 液来说 , 其成 分是 相 当复杂的 . 它 不仅含有 多种 有机 化合物 和为 改变 油 液性 能而 加 人 的各 种 添加 剂 , 而 且其中还往往 夹杂有 固体颗 粒和 氧化生 成物 . 因此 油液 既非 溶液 , 比尔 定律 在此 不成 立 , 又 非均 匀介质 , 当光直射 时 , 不仅存在着 吸收 , 还存在着 散射 . 为此 , 在 非均 匀介 质 中 (如 污染 的油液 ) , 考虑 到光 的散 射失 去一 部分 能量 , 需对 式 (2) 进 行修正 , 得下 式 z = e0I 一 火 + 幻 x = oI e 一 h ( 5 ) 其中 , k s为 散射系数 , k 为总的衰减 系数 . 式 ( 5) 也就 是 在非均匀 介质中朗伯定 律的数学 表达 式 . 对于油 液来说 , k 主要 与油 液的污 染程度及其颜色有关 , 在人 射光 和液 层厚 度一 定 的情况 下 , 通过 测定透射光强度的大 小便可得 知油液的污染程 度 . 2 测定装置的研究 2 . 1 光源 的选择 光 的 色散使光 的穿透 能力减 弱 , 介质 的吸收增加 , 为此在 油液 污染 的检测 中 , 要 选用 单色 性较 好 的光 源 . 由于 激光具 有 高方 向性 、 高亮度 性 、 高单 色性 和相 干性 等 优点 , 因此选 用激 光 作为此 测定装置 的光 源 . .2 2 光 波长及发光管功率的选取 由于 吸收 系数是波长的 函数 , 所 以 选取合适 的光 波 长 , 是保证测 定精度 的 前提 . 光波 长 的 选取 主要 考虑 : l( ) 对油 液 中固体颗粒 污染物要 敏感 ; (2) 在所 选光波 长 附近 , 油液 对光 的吸 收 要基本保持 不变 , 即为一般 吸收 ; (3) 考 虑到激光 管 的功率 , 选定波 长 的光 在油 液 中衰减要小 . 一 般情 况下 , 液压 油 中固体颗粒污 染物 的尺寸大 多分布 在 5 一 30 “ m 之间 , 因此此 尺寸段 内 的固体 颗粒 为最 危 险污染 物 , 要 使所 选波 长 的光 对这些 污 染 物敏感 . 根据 光 的吸 收和 散射 理论 , 最 好选择光波 长为 0 . 5 一 5 卜.m 为 此 , 配制 了型 号各 异 的油 样 , 在 光 波 长 0 . 5 一 5 “ m 范 围 内 , 利用 aH act ih 34 0 eR co dr - in g S pe c -otr hP o ot me etr 测试 各 自的透 光率曲线 , 如 图 2 . 图 2( a) 为 5 种 油样 在光波 长 .0 4 一 1 . 0 卜 m 范围 内的 透光 率曲线 , 图 2( b) 为在 光 波 长 1 . 0 一 .2 2 卜m 范 围 内的透 光 率曲线 . 从整 体上来 看 : 图 2 中 5 种油样 的透光 率特 性 曲线 形状具 有相 似性 , 这是油 液的共同性质决 定的 ; 透光率 随光 波长 的变化规律 , 证 明吸 收系数是 波长 的 函数 ; 曲线起始 点位置 的不 同与 油样颜 色 、 添加

·180· 北京科技大学学报 1998年第2期 100(a) 100r (b) 80 80 米 40 7 10 0 12 14 16182022 光波长/×10-'μm 光波长/×10-μm 图2几种油样的透光率特性曲线 1-20机油；2-真空泵油；3-MD1130；4HL110;5-32*液压油 剂种类有关. 在光波长0.4~0.7μm范围内，5种油样透光率变化较大，且透光率随波长的增大而增大； 在0.7~0.8μm范围内，5种油样的透光率曲线变化较平稳，透光率的大小主要由油样的污染 等级来决定；在0.8~1.0μm范围内，透光率曲线不稳定，有较明显的波动；在1.0~1.8μm范 围内，透光率曲线在1.2,1.4μm处出现两个较大的波谷（即吸收峰），这是由于油样在成分构 造上具有共性，即主要由碳、氢元素组成， 以上分析表明，在光波长0.7~0.8um范围内，油样对测试光均具有一般吸收特性，透光率 相对稳定且较大.根据市场上现有激光管的型号（主要考虑功率和体积），选用LT023MC型半 导体激光管作为光源此半导体激光管不仅体积小，且性能稳定，正常工作时，激光管发出的 光波长为0.77~0.795μm,恰好满足要求 2.3油样粘度和颜色对测试光的影响 图3为7"机油、20机油和30机油3种油样的透光率曲线，其污染等级相近.从图中可以 看出，当油样粘度相差不大时，在光波长0.7~0.8μm范围内粘度对透光率影响较小. 图4为污染度等级相近的液压油与航空红油的透光率曲线.在光波长0.7~0.8μm范围 内，航空红油的透光率明显比液压油要小，因此颜色深的油样对透光率有影响.但在此波段 内，其影响为最小 2.4单光源双光路系统 为了减少油液颜色和其他因素对透光率的影响，本测定装置采用了分光技术，设计出单 激光光源双光路的光电系统.图5为测定装置的原理方框图. 来自光源的光束1经分光装置（图中虚框部分）按一定比例分成两束光1和1，油池1和油 池2分别用来放置同牌号的旧油和新油.当I和1，通过它们时，光强度衰减为I,和12，根据式 (5)得=，e4,。=,e4光敏元件将接受到的，和I转变为电信号.运算电路将这些信号 相除并取对数，即 In(/)=In(/)+(kd2-k d) (⑥) 最后经放大器放大后输出.其值的大小便反映了油液的污染程度.式(6)中，d,d,为油池厚度

北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 8 年 第2期 10 (卜 了, 、 : 10 0 r 哥嗽喇求、 舟、月,`é 哥来姻岁、 4 5 6 7 8 9 1 0 0 L 刃 2 0 2 2 光波长z x 一o 一 ’ , m 圈 2 几种油样 的透光率特性 曲线 12 14 16 1 8 光波长 zx 一。 一 , “ m 1一 20 `机油; 2 一真空泵油 ; 3 - M D n 30 ; 卜 H L 11;0 -5 3 2 .液压油 剂种 类有 关 . 在光 波长 .0 4 一 .0 7 o m 范 围 内 , 5 种 油样透 光率变化较大 , 且透光 率随波 长的增 大而增大 ; 在 0 . 7 一 0 . 8 o m 范围 内 , 5 种油 样 的透 光 率曲线 变化 较平稳 , 透光 率的大小主要 由油 样的污 染 等级 来 决定 ; 在 .0 8 一 1 . 0 o m 范 围 内 , 透光 率 曲线 不稳 定 , 有 较 明显的 波动 ; 在 1 . 0一 1 . 8 ; m 范 围 内 , 透 光 率曲线在 1 . 2 , 1 . 4 o m 处 出现 两个 较 大的波谷 (即 吸收峰) , 这是 由于 油样在 成分构 造上 具有 共性 , 即主要 由碳 、 氢元素组成 . 以上 分析表 明 , 在 光波 长 0 . 7 一 0 . 8 o m 范围 内 , 油 样 对测 试光均具 有一般吸收特性 , 透光 率 相对 稳定且 较大 . 根 据市场 上现有 激光 管的型 号 (主要 考虑功 率和体积 ) , 选用 L I D2 3M C 型半 导体激 光 管作 为光 源 . 此半 导 体激 光 管不仅体 积小 , 且性 能 稳定 , 正 常 工 作时 , 激光管发 出的 光波 长为 0 . 7 一 0 . 7 95 o m , 恰好满 足要 求 . .2 3 油样粘度 和颜色对测试光的影响 图 3 为 7 # 机油 、 2 0 招机 油 和 3丫机 油 3 种 油样 的透 光率 曲线 , 其污染 等级相 近 . 从图中可 以 看 出 , 当油 样粘度相差 不大 时 , 在 光波 长 0 . 7 一 0 . 8 “ m 范 围内粘度 对透光率影 响较小 . 图 4 为污染 度 等级 相 近 的液压 油 与航空红 油 的透光 率曲线 . 在 光波长 .0 7 一 .0 8 林m 范围 内 , 航 空 红油 的 透 光率 明显 比液压 油要 小 , 因此 颜 色深 的油 样 对透光 率有影 响 . 但在此波段 内 , 其影 响为最 小 . .2 4 单光 源双光 路 系统 为 了减 少油液 颜 色和 其他 因素对透 光率的影 响 , 本测 定装 置采 用了分光 技术 , 设计 出单 激 光光 源双 光路 的光 电系统 . 图 5 为测定 装置 的原理 方框 图 . 来 自光 源 的光束 ,0经分光 装置 (图 中虚框部分 )按 一定 比例分成 两束光 人利 ,.z 油池 1和 油 池 2分别 用 来放置 同牌号 的 旧油 和新 油 . 当 人和 人通过它 们时 , 光强 度衰减 为 I t ,和 几 , 根据式 (5) 得 几一人 e 一 介两 , 几一人e 一 叭 . 光敏元 件将 接受 到 的 人 , 和 I 。转 变为 电信号 . 运算电路将这些信号 相 除并 取 对数 , 即 I n (人 , / 几) = I n (人 / 人) + (凡姚一 k l d l ) ( 6 ) 最后 经放大 器放 大后 输 出 . 其值的大 小便反 映 了油 液 的污染程 度 . 式 (6) 中 , 试 , 魂为油池厚度

Vol.20 No.2 马飞等：激光测油液污染度的原理及其测定装置 ·181· 100r 100 80 80 60 60 40 20 20 56 78 6 光波长/X10'μm 光波长/X10-μm 图3不同粘度油样的透光率曲线 围4不同颜色油样的透光率曲线 1-20机油；2-7机油；3-30机油 1-液压油(32%；2-航空红油(10 光污 :透镜1 油池1 光敏元件 运算 放 电 输出装 :透镜2 大器 油池2 光敏元件 路 置 图5测定装置的原理方框图 ,为分光后的两束光强度，k和飞为衰减系数. 3分析和讨论 3.1分光装置 分光装置的功能是将来自光源的光束，按一定比例分成两束光I和1从式(6)可以看 出，1，山，将直接影响检测结果，因此要求分光装置性能一定要稳定，，必须为一常数.只要分 光装置性能稳定，即使激光管发出功率稍有波动，或受温度影响发生轻度零漂，但经过分光装 置后，/川，仍然为同一常数，即不影响检测结果 3.2双油池的特性 式(6)中，当油液颜色对光的吸收系数为k,时，则k=飞+k,k=k+k,K,人为去除 油液颜色对油液的吸收系数后的衰减系数，代人(6)式得 In(I 12)=In(I/)+(kd,-k d)+k(d-d (7) 当d,=d,=d时，式(7)变为： In(II)=In(/)+(k-k )d (8) 从式(8)可知，当d和1/山，为一常数时，此测定装置的检测值只与K-k的差值有关.对于

0 V 1 . N O 0 马 飞等 2 : 激光测油液污 染度的原理 及其测定装置 0 0 1 0 8 哥来明岁、 5 4 少 7 6 3 0 光波 长z x 1 一 ’卜m 图 不同粘度油样的透光率曲线 3 0 一 2 l . ; 机油 2 - 7 招 ; 机油 手加 谬 机油 0 L 5 4 6 3 / 光波长 x 0 1 一 ` 协m 000 4 2 6 8 哥米喇岁、 4 图 不同颇 色油样 的透光率 曲线 ( 一液压油 勺 2 l 3 ; 0 ( 一航空红油 勺 2 1 油池 1 5 图 侧定装t 的原理方框图 人 , 人为分光后 的两束光 强度 , k , 和 气为衰减 系数 . 3 分析和讨论 1 1 分光 装里 分光装置 的功 能是 将来 自光源 的光 束 ,0 按 一定 比例分成 两 束光 人和 ,.z 从式 (6) 可 以 看 出 , 人帆将直接影 响检测 结果 , 因此要 求分光 装置性 能一定要稳 定 , 人/,z 必须 为一常数 . 只要分 光 装置性 能稳 定 , 即使激 光管 发 出功 率稍有 波动 , 或 受温度 影响发 生轻度零漂 , 但经过 分光 装 置 后 人l,z 仍然 为同一 常数 , 即不 影响检 测结果 . 1 2 双油 池的特 性 式 (6 ) 中 , 当油液 颜色 对光 的 吸收 系数 为 k 对 , 则 气= 悦 + 气 k , = 瓦 + 弋 从 , 悦为去 除 油 液颜 色对油液 的吸 收系数后 的衰减 系数 , 代人 ( 6) 式 得 I n (人 . / 几) = I n (人/ 人) + (气风一 k l d : ) + 峨风一 d ; ) (7 ) 当 d 一 峨= d 时 , 式 ( 7) 变为 : I n (不 , / 爪) = I n (六/ 几) + (气一 k , ) d ( 8 ) 从式 ( 8) 可知 , 当 d 和 人/,z 为一常数时 , 此测 定装置 的检 测值只与 悦 一 k ;的差值有 关 . 对于

·182· 北京科技大学学报 1998年第2期 液压油来说，新旧油颜色变化很小，可认为对光的吸收相同，因此不影响飞，一无的值也就是 说，当d,=d,时，单光源双光路系统可以消除油液颜色的影响.即只要某因素（包括外界影响因 素)对通过新旧油的光具有相同的衰减系数，该系统便可以消除此因素对检测结果的影响 4结论 (I)依据Lamber--Beer定律，并在实验的基础上，选取了合适的光波长(0.7~0.8μm).在 此波长范围内，油样对光均具有一般吸收特性，透光率相对稳定且较大， (2)将Lamber-Beer定律与单光源双光路系统相结合，导出了定量分析油液污染程度和消 除油液颜色影响的理论依据 (3)此测定装置体积小(210mm×155mm×60mm),质量轻(<2.5kg),携带方便，操作简 单，可服务于现场 (4)此测定装置目前只适用于液压系统油液污染度的检测，由于润滑油新旧油颜色变化 较大，在此范围内的应用还有待于进一步研究. 参考文献 1杨晋夫.油液污染分析与静电净油的研究.[学位论文]，北京：中国矿业大学，1988 2母国光，战元令.光学.北京：人民教育出版社，1979 Theory of Measuring Oil Contamination Level by Laser and Development of Its Device Ma Fei Zhang Wenming Zhang Weigang Gao Langing Feng Yali Resources Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT On the basis of theory of light and lots of experiments,the proper light wavelength is determined.In the wave band,oil samples imbibe light with general absorp tion,intensity of penetrating light is more stable and higher relatively,variations of oil viscosity have little effect upon ratio of penetrating light,and change of oil color influ- ences ratio of penetrating light.With the Lambert-Beer law combined with the system of single source and double laser-lights,theoretic foundation is inferred for quantitative analy- sis of oil contamination,eliminating influence of oil color and improving accuracy of the device. KEY WORDS oil contamination level;laser;light-measuring method; ratio of penetrating light

· 18 2 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1 99 8年 第 2期 液压 油来说 , 新 旧油 颜 色变 化 很小 , 可 认为 对光 的 吸收 相 同 , 因此不 影 响 悦 一 气的值 . 也就是 说 , 当 d l一d Z时 , 单 光源 双光 路系 统可 以 消 除油液 颜色 的影 响 . 即只 要某 因素 (包括外 界影响 因 素) 对通 过新 旧 油 的光具有相 同 的衰减 系数 , 该 系 统便可 以 消 除此 因素对检测结 果 的影响 . 4 结论 (l ) 依 据 L 切l be 卜 B e r 定律 , 并在 实验 的基础 上 , 选 取 了合 适 的光 波 长 .(0 7 一 .0 8 “ m ) . 在 此波长 范 围 内 , 油 样对 光均具有 一般 吸收特性 , 透光 率相 对稳定 且较 大 . (2 )将 L u l l be r 一 B e r 定 律 与单光 源双光 路系 统相结 合 , 导出 了定量分 析 油液 污染程 度和 消 除油液 颜色 影 响的理论依 据 . ( 3 )此 测定 装 置体 积小 ( 2 10 nu x 1 5 5 m m x 6 0 nu ) , 质量 轻 ( < 2 . s k g ) , 携带方便 , 操 作简 单 , 可 服务于现 场 . (4 ) 此 测定 装 置 目前 只 适 用于 液 压 系统 油液 污染 度 的检 测 , 由于 润滑 油新 旧 油 颜 色变 让 较大 , 在 此范 围 内的应用 还有 待于进 一步研 究 . 参 考 文 献 l 杨晋夫 . 油液污染分析与 静电净油 的研究 . [ 学位论文 ] . 北京 : 中国矿业大学 , 1 9 88 2 母 国光 , 战元令 . 光学 . 北京 : 人 民教育 出版社 , 19 79 T h e o ry o f M e a s u r i n g 0 11 C o n t am i n at i o n L e v e l b y L a s e r a n d D e v e l o Pm e n t o f I t s D e v i e e 几盛J eF i 助 a n g We n m in g 及 a n g 肠ig a n g 称 5 0眠 e s E n g i n e e ir n g S e h o o l , U S T B e ij i n g , G a o 山 n q i n g eF n g aY li B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h ian A B S T R A C T O n ht e b as i s o f ht e o ry o f li g h t a n d l o ts o f e x pe ir m e n ts , het P or ep r li g h t w va e l e n g ht 1 5 d e et mr i n e d . I n t he w a v e ba n d , 0 11 s am Pl e s im b ibe li g h t w i ht g e n e alr a be o平 it o n , i n et n s i yt o f pe n e atr it n g li g h t 1 5 m o er s at b l e an d ih g h e r er l a it v e l y , v a ir a it o n s o f 0 11 v i s e o s iyt h va e lilt e e fe e t u po n ar it o o f pe n e加it n g li g h仁 an d e h an g e o f 0 11 c o l o r i n fl u - e n e e s ar it o o f pe n e atr it n g li g h L W iht ht e La m be -rt B e e r l aw e o m ib n e d w iht ht e s y s et m o f s i n g l e s o u er e a n d d o u b l e l as e -r li g h st , ht e o er it e fo u n d a it o n 1 5 i n fe er d fo r q au n it at it v e a n al y - 5 1 5 o f 0 11 e o n at m i n a it o n , e li而 n iat n g i n fl u e n c e o f 0 11 e o l o r an d im P r o v i n g ac e u献 y o f het d e v i e e . K E Y W O R D S 0 11 e o n at n l i n a it o n l e v e l; . las e r : li g h t 一 m e as u ir n g m e ht de : m o o o f pe n e atr it n g li g h t