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