CN105158298A - 一种油液质量检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油液质量检测方法及系统，包括：生成原始激励信号，并将原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；将目标激励信号分别作用于与样品油对应的样品传感器及与参比油对应的参比传感器，得到与样品传感器对应的样品响应信号及与参比传感器对应的参比响应信号；将样品响应信号和参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；将差异信号进行放大调理，得到采集信号；对采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。由此，有效提高了油液质量检测的灵敏度，且能够准确获得油液中各因素的变化情况。

Description

一种油液质量检测方法及系统

技术领域

本发明涉及油液检测技术领域，更具体地说，涉及一种油液质量检测方法及系统。

背景技术

据相关资料显示，机械设备的失效和液压元件的失效大部分都是由于油液污染造成的，因此，对于油液质量的检测存在重要意义。

目前，应用较为广泛的油液质量检测方法为介电常数法。常规基于介电常数法的油液质量检测方法，具体为将油液的介电常数的变化转换为单一频率点的电容或者电压的测量，进而确定油液质量。但是，油液本身介电常数变化较小，以致其引起的电压或者电容的变化较微弱；且，介电常数法中测量电压或者电容过程中所使用的传感器所产生的基底信号会对检测造成影响，因此，基于介电常数法的油液质量检测方法的检测灵敏度较低。同时，由于影响油液介电常数变化的因素较多(如金属磨粒、润滑油整体氧化衰变、水分等)，但介电常数的变化转换得到的电压或电容为单一频率点的，因此，无法有效确认引起介电常数变化的原因，即，无法准确检测到油液中各因素的变化情况。

综上所述，现有技术的油液检测方法中存在灵敏度低，且无法准确检测到油液中各因素的变化情况的问题。

发明内容

本发明的目标是提供一种油液质量检测方法及系统，以解决现有技术中的油液检测方法灵敏度低和无法准确检测到各因素变化情况的问题。

为了实现上述目标，本发明提供如下技术方案：

一种油液质量检测方法，包括：

生成原始激励信号，并将所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；

将所述目标激励信号分别作用于与样品油对应的样品传感器及与参比油对应的参比传感器，得到与所述样品传感器对应的样品响应信号及与所述参比传感器对应的参比响应信号；

将所述样品响应信号和所述参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；

将所述差异信号进行放大调理，得到采集信号；

对所述采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；

利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

优选的，将所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号，包括：

将所述原始激励信号进行幅值放大、驱动增强以及隔离操作，得到所述目标激励信号。

优选的，所述方法还包括：

将所述目标阻抗谱响应信号进行显示及存储。

优选的，所述利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果，包括：

利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对所述目标阻抗谱响应信号进行修正；

利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

一种油液质量检测系统，包括阻抗检测芯片、激励信号调理模块、样品传感器、参比传感器、差分处理模块、差异信号调理模块及CPU；所述样品传感器与样品油对应，所述参比传感器与参比油对应，所述阻抗检测芯片包括激励信号生成单元和阻抗检测单元；其中：

所述激励信号生成单元，用于生成原始激励信号；

所述激励信号调理模块，用于对所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；

所述样品传感器，用于在所述目标激励信号的作用下得到样品响应信号；

所述参比传感器，用于在所述目标激励信号的作用下得到参比响应信号；

所述差分处理模块，用于对所述样品响应信号和所述参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；

所述差异信号调理模块，用于对所述差异信号进行放大调理，得到采集信号；

所述阻抗检测单元，用于对所述采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；

所述CPU，用于利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

优选的，所述激励信号调理模块包括第一调理单元、第二调理单元及第三调理单元，其中：

所述第一调理单元，用于将所述原始激励信号进行幅值放大，得到第一调理信号；

所述第二调理单元，用于对所述第一调理信号进行驱动增强，得到第二调理信号；

所述第三调理单元，用于对所述第二调理信号进行隔离操作，得到所述目标激励信号。

优选的，所述CPU包括指令输出单元，所述指令输出单元用于输出激励信号生成指令，以指示所述阻抗检测芯片的激励信号生成单元生成所述原始激励信号。

优选的，所述系统还包括显示器，所述显示器用于对所述目标阻抗谱响应信号进行显示。

优选的，所述系统还包括存储器，所述存储器用于对所述目标阻抗谱响应信号进行存储。

优选的，所述CPU包括修正单元和计算单元，其中：

所述修正单元，用于利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对所述目标阻抗谱响应信号进行修正；

所述计算单元，用于利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

本发明提供的一种油液质量检测方法及系统，包括：生成原始激励信号，并将所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；将所述目标激励信号分别作用于与样品油对应的样品传感器及与参比油对应的参比传感器，得到与所述样品传感器对应的样品响应信号及与所述参比传感器对应的参比响应信号；将所述样品响应信号和所述参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；将所述差异信号进行放大调理，得到采集信号；对所述采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。由此，本申请将样品响应信号及参比响应信号进行差分处理，并将差分处理所得的差异信号进行放大，从而通过差分及信号放大的方式获取样品油的油液质量分析结果，消除了现有技术的介电常数法中基底信号的影响，有效提高了油液质量检测的灵敏度。进一步的，通过获取的阻抗谱信号代替现有技术中单一频率点的电容或者电压，对样品油进行油液质量分析，能够对样品油油液中的各因素进行分析，即能够准确获得油液中各因素的变化情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种油液质量检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种油液质量检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种油液检测方法及系统中油液红外谱示意图；

图4为本发明实施例提供的一种油液质量检测方法及系统中油液阻抗谱实部响应示意图；

图5为本发明实施例提供的一种油液质量检测方法及系统中油液阻抗谱虚部响应示意图；

图6为本发明实施例提供的一种油液质量检测方法及系统中磺化峰面积与阻抗谱响应实部回归方程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种油液质量检测方法及系统中磺化峰面积与阻抗谱响应虚部回归方程。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种油液质量检测方法的流程图，可以包括以下步骤：

S11：生成原始激励信号，并将原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号。

S12：将目标激励信号分别作用于与样品油对应的样品传感器及与参比油对应的参比传感器，得到与样品传感器对应的样品响应信号及与参比传感器对应的参比响应信号。

需要说明的是，样品传感器和参比传感器可以为同样的电容传感器。参比传感器对应的可以为固定不变的参比油，也可以根据实际情况进行选取适当的油液作为参比油以与参比传感器相对应。参比传感器与样品传感器在同样的条件下被目标激励信号激励，得到样品响应信号和参比响应信号。

S13：将样品响应信号和参比响应信号进行差分处理，得到差异信号。

S14：将差异信号进行放大调理，得到采集信号。

S15：对采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号。

S16：利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。

由此，本申请将样品响应信号及参比响应信号进行差分处理，并将差分处理所得的差异信号进行放大，从而通过差分及信号放大的方式获取样品油的油液质量分析结果，消除了现有技术的介电常数法中基底信号的影响，有效提高了油液质量检测的灵敏度。进一步的，通过获取的阻抗谱信号代替现有技术中单一频率点的电容或者电压，对样品油进行油液质量分析，能够对样品油油液中的各因素进行分析，即能够准确获得油液中各因素的变化情况。

需要说明的是，将原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号，可以包括：将原始激励信号进行幅值放大、驱动增强以及隔离操作，得到目标激励信号。从而达到数字动态调节原始激励信号幅值、扩大检测量程的目的。

且，上述实施例提供的一种油液质量检测方法还可以包括：将目标阻抗谱响应信号进行显示及存储。由此，工作人员可通过显示的目标阻抗谱响应信号直观的获知其相关信息，也可以根据实际需要对存储的目标阻抗谱响应信号进行查询。

另外，还可以将油液质量分析结果进行显示，以供工作人员直观的获取其相关信息。

上述实施例提供的一种油液质量检测方法中，利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果，可以包括：

利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对目标阻抗谱响应信号进行修正；利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。

其中，修正阻抗谱响应信号为预先测量并存储的，其为与实现上述方法的系统对应的系统修正信号。如果系统长时间不使用(一般为一个月)，则需要对修正阻抗谱响应信号进行测量并存储。测量修正阻抗谱信号的过程具体为：首先，需要将参比传感器及样品传感器各自对应的样品池清洗干净，并晾干。在两个样品池中均放入由工作人员选取的参比油，然后根据本发明实施例图1中的步骤对其进行测量，将所得到的目标阻抗谱响应信号作为修正阻抗谱响应信号进行存储。其中，参比油可以为新油，存储参比油的参比阻抗谱信息，可用于校正系统。

由此，利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对目标阻抗谱响应信号进行修正；并利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果，能够使得获取的油液质量分析结果更加准确。

另外，需要说明的是，在实际测量的过程中，当样品油有多种时，只需对样品油对应的样品池清洗干净并放入需进行检测的样品油即可，无需对参比油对应的样品池进行清洗，更无需更换参比油。

与上述方法实施例对应，本发明实施例还提供一种油液质量检测系统，如图2所示，可以包括阻抗检测芯片21、激励信号调理模块22、样品传感器23、参比传感器24、差分处理模块25、差异信号调理模块26及CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)27；样品传感器23与样品油对应，参比传感器24与参比油对应，阻抗检测芯片21包括激励信号生成单元和阻抗检测单元；其中：

激励信号生成单元，用于生成原始激励信号；

激励信号调理模块22，用于对原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；

样品传感器23，用于在目标激励信号的作用下得到样品响应信号；

参比传感器24，用于在目标激励信号的作用下得到参比响应信号；

差分处理模块25，用于对样品响应信号和参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；

差异信号调理模块26，用于对差异信号进行放大调理，得到采集信号；

阻抗检测单元，用于对采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；

CPU27，用于利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。

需要说明的是，差异信号调理单元对差异信号进行放大调理，得到采集信号，也能够有助于提高油液质量检测的灵敏度。且，采集信号需要适应于阻抗检测芯片对其所采集的信号的要求。

由此，本申请利用以上系统将样品响应信号及参比响应信号进行差分处理，并将差分处理所得的差异信号进行放大，从而通过差分及信号放大的方式获取样品油的油液质量分析结果，消除了现有技术的介电常数法中基底信号的影响，有效提高了油液质量检测的灵敏度。进一步的，通过获取的阻抗谱信号代替现有技术中单一频率点的电容或者电压，对样品油进行油液质量分析，能够对样品油油液中的各因素进行分析，即能够准确获得油液中各因素的变化情况。

需要说明的是，上述实施例提供的一种油液质量检测系统还可以包括一控制装置，该控制装置可以为计算机或手机终端等，由此，可由控制装置通过控制CPU完成相关动作，进而控制整个系统完成油液质量检测。且，控制装置中可预先设定有样品油的品牌和牌号(质量等级及黏度等级)等，以通过样品油的品牌和牌号等将获得的油液质量检测结果与样品油一一对应。

上述实施例提供的一种油液检测系统中，激励信号调理模块可以包括第一调理单元、第二调理单元及第三调理单元，其中：

第一调理单元，用于将原始激励信号进行幅值放大，得到第一调理信号；

第二调理单元，用于对第一调理信号进行驱动增强，得到第二调理信号；

第三调理单元，用于对第二调理信号进行隔离操作，得到目标激励信号。

由此，通过将原始激励信号进行幅值放大、驱动增强以及隔离操作，得到目标激励信号；从而达到数字动态调节原始激励信号幅值、扩大检测量程的目的。

上述实施例提供的一种油液检测系统中，CPU可以包括指令输出单元，指令输出单元用于输出激励信号生成指令，以指示阻抗检测芯片的激励信号生成单元生成原始激励信号。由此，能够通过控制CPU完成上述动作，以使整个系统处于工作状态。

另外，上述实施例提供的一种油液质量检测系统，还可以包括显示器和存储器，显示器用于对目标阻抗谱响应信号进行显示。存储器用于对目标阻抗谱响应信号进行存储。存储器中还可以存储修正阻抗谱信号及参比阻抗谱信号等。

由此，工作人员可通过显示的目标阻抗谱响应信号直观的获知其相关信息，也可以根据实际需要对存储的目标阻抗谱响应信号进行查询。同时，还可根据实际需要将其他相关数据进行存储或者显示。

上述实施例提供的一种油液检测系统中的CPU可以包括修正单元和计算单元，其中：

修正单元，用于利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对目标阻抗谱响应信号进行修正；

计算单元，用于利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。

由此，利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对目标阻抗谱响应信号进行修正；并利用预先存储的参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到样品油的油液质量分析结果。能够使得获取的油液质量分析结果更加准确。

需要说明的是，上述实施例提供的一种油液质量检测方法及系统中，可以将目标阻抗谱响应信号与参比阻抗谱响应信号按照设定的计算方式进行分析对比，得到油液质量分析结果。其中，设定的计算方式可以由工作人员根据实际需要进行确定。举例说明将目标阻抗谱响应信号与参比阻抗谱响应信号按照设定的计算方式进行分析对比，得到油液质量分析结果的过程：

以一款柴油机的油液为例，本案例共包括三种不同类型共7台装甲装备，将7个运行不同摩托小时的装甲装备的油液作为样品油，并将1个相应的新油作为参比油，样品油及参比油的油液信息如表1所示。

表1油液信息表

油样编号	0	1	2	3	4	5	6	7
									装备类型	-	A	A	A	B	B	C	C
运行摩托小时	0	31	70	91	108	184	46	190

分别测定上述样品油及参比油的红外谱图及差分式阻抗谱的实部、虚部图，结果分别如图3、图4、图5所示。

结合图3、图4及图5，分析可知，上述样品油及参比油的油液氧化、硝化、磺化及烟炱的峰呈规律性变化，而水和燃油稀释则无明显变化，即无水及燃油稀释现象的出现。现将氧化、硝化、磺化的校正峰面积及烟炱峰高参考ASTME2412进行提取，结果如表2所示。

表2样品油及参比油油液的红外校正峰面积及峰高

由差分式阻抗谱响应的实部及虚部可以看出，阻抗谱响应信号随着上述油液的运行时间增大，其阻抗谱响应也规律性增大(或减小)，且对应于标号为5、7的样品，红外谱图显示的氧化、硝化、磺化及烟炱含量均较大的样品油，在阻抗谱响应的实部、虚部也表现出明显增大(或减小)现象，现将阻抗谱响应与红外谱校正峰面积、峰高通过现象回归的方式优选出与氧化、硝化、磺化及烟炱相关性较好的频率点，以磺化为例，优选出的实部、虚部响应频率分别为90.8kHz、42kHz，其回归方程分别如图6、图7所示。

由图6及图7可以明显看出，磺化峰面积分别与实部、虚部在90.8kHz及42kHz的阻抗谱响应良好对应，即通过阻抗谱响应能够分析引起油液质量状态变化的原因。

最后将不同标号的样品油对应的氧化、硝化、磺化、烟炱、水、燃油稀释、金属含量等信息找到对应的特征频率点，并根据氧化、硝化、磺化、烟炱、水、燃油稀释、金属含量等信息与特征频率点的关系确定合适的阻抗变化阈值，通过该阈值判断油液质量状态。如案例中的标号为1、2、3、4、6的样品质量状态为良好，标号为5、7的样品质量状态为堪用。

可见，通过本发明实施例提供的一种油液质量检测方法及系统，可对样品油油液中的各因素进行分析，即能够准确获得油液中各因素的变化情况。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种油液质量检测方法，其特征在于，包括：

生成原始激励信号，并将所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；

将所述目标激励信号分别作用于与样品油对应的样品传感器及与参比油对应的参比传感器，得到与所述样品传感器对应的样品响应信号及与所述参比传感器对应的参比响应信号；

将所述样品响应信号和所述参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；

将所述差异信号进行放大调理，得到采集信号；

对所述采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；

利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号，包括：

将所述原始激励信号进行幅值放大、驱动增强以及隔离操作，得到所述目标激励信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述目标阻抗谱响应信号进行显示及存储。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果，包括：

利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对所述目标阻抗谱响应信号进行修正；

利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

5.一种油液质量检测系统，其特征在于，包括阻抗检测芯片、激励信号调理模块、样品传感器、参比传感器、差分处理模块、差异信号调理模块及CPU；所述样品传感器与样品油对应，所述参比传感器与参比油对应，所述阻抗检测芯片包括激励信号生成单元和阻抗检测单元；其中：

所述激励信号生成单元，用于生成原始激励信号；

所述激励信号调理模块，用于对所述原始激励信号进行放大调理，得到目标激励信号；

所述样品传感器，用于在所述目标激励信号的作用下得到样品响应信号；

所述参比传感器，用于在所述目标激励信号的作用下得到参比响应信号；

所述差分处理模块，用于对所述样品响应信号和所述参比响应信号进行差分处理，得到差异信号；

所述差异信号调理模块，用于对所述差异信号进行放大调理，得到采集信号；

所述阻抗检测单元，用于对所述采集信号进行阻抗检测，得到目标阻抗谱响应信号；

所述CPU，用于利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与所述目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述激励信号调理模块包括第一调理单元、第二调理单元及第三调理单元，其中：

所述第一调理单元，用于将所述原始激励信号进行幅值放大，得到第一调理信号；

所述第二调理单元，用于对所述第一调理信号进行驱动增强，得到第二调理信号；

所述第三调理单元，用于对所述第二调理信号进行隔离操作，得到所述目标激励信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述CPU包括指令输出单元，所述指令输出单元用于输出激励信号生成指令，以指示所述阻抗检测芯片的激励信号生成单元生成所述原始激励信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，所述显示器用于对所述目标阻抗谱响应信号进行显示。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括存储器，所述存储器用于对所述目标阻抗谱响应信号进行存储。

10.根据权利要求5-9任一项所述的系统，其特征在于，所述CPU包括修正单元和计算单元，其中：

所述修正单元，用于利用预先存储的修正阻抗谱响应信号对所述目标阻抗谱响应信号进行修正；

所述计算单元，用于利用预先存储的所述参比油的参比阻抗谱响应信号与修正后的目标阻抗谱响应信号进行计算，得到所述样品油的油液质量分析结果。