Способ определения концентрации металлических включений в жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01N27/00 

Цель изобретения - раздельное определение концентраций ферромагнитны и неферромагнитных сосаавляющих металлических продуктов износа. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения кон центрации металлических включений в жидкости, заключающемуся в том, что исследуемый образец вносят в поле да чика, включенного в измерительный ко тур двухконтурного автогенератора, и измеряют изменение частоты, на стройку обоих контуров автогенератора производят на частоты в диапазоне 1-20 МГц с разностью между их резонансными частотами 0,5-2,5 мГц, причем частоту второго колебательного контура автогенератора устанавливают сначала больше, а затем меньше частоты измерительного контура, фиксируют в обоих случаях в качестве выходного параметра изменение частоты измерительного контура при внесении в датчик исследуемого образца и определяют искомые концентрации по полученным значениям изменений частот и тарировочным Данным. Кроме того,в устройстве,содержаще транзисторный двухконтурный автогене ратор, в измерительный контур которог включен датчик и частотомер, измерительный КОНТУР включен между базой и коллектором транзистора автогенератор а второй колебательный контур включен в коллекторную цепь, которая через параллельно соединенные фильтр низких частот и фильтр высоких частот связана с частотомером. На фиг.1 изображена схема устрой ства для осуществления предлагаемого способа на фиг.2а - резонансные характеристики колебательного контура при настройке второго колебательного контура, на частоту больше частоты измерительного контура) на фиг.26 то же, при настройке второго колебательного контура на частоту меньше частоты измерительного контура. Устройство состоит из транзисторного двухконтурного автогенератора, выполненного по схеме с общим эмиттером и содержащего емкость 1 и катушку 2 индуктивности, образующие измерительный контур, включенный меж ду базой и коллектором транзистора и автогенератора, емкость 4 и катуш ку 5 индуктивности,образу1ацие второ колебательный контур, включенный в коллекторную цепь, сопротивление б и емкость 7, составлягацие цепь авто .; лещения автогенератора, датчик, которым является катушка 2 индуктив ности, соединенных параллельно филь ра 8 низких частот и фильтра 9 высо ких частот, под-.л .оченных к выходу автогенератора, усилителя 10 и част томера 11. Устройство работает следующим об разом. Сначала переключением переменной мкости 1 производят настройку из- . мерительного контура на рабочую частоту 2 Mlj, выбранную из 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 торого колебательного контура в стоону уменьшения частоты. Индуктивность 2 измерительного контура является датчиком и конструктивно выдолняется намоткой по наружной стороне цилиндрического каркаса. Внутрь каркаса вносят пробу масла в пробирке, диаметр которой равен внутреннему диаметру каркаса. При этом происходит изменение параметров датчика в соответствии с электрическими свойствами внесенной пробы масла, частота измерительного контура, взятая за 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 из 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 увеличения 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 двухконтурного автогенератора, выбирая постоянную времени цепи автосмещения в соответствии с соотношением Т 7Т, где Tjj - постоянная времени цепи автосмещёния, Т постоянная времени измерительного контура. При выполнении этого условия резонансная частота измерительного контура, взятая за выходной параметр, является промодулированной другой низкой частотой. Сначала измерительный контур двухконтурного автогенератор 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 линей ном участке склона резонансной хара теристики второго колебательного ко тура в сторону уменьшения частот. Пробирку с пробой масла вносят в датчик, которым является катушка 2 индуктивности измерительного контур Изменение электрических параметров датчика приводит к уменьшению часто ты измерительного контура, которая выделяется с помощью фильтра 8 низких частот и фиксируется после-усиления сигнала с указанной частотой частотомером 11. Затем измерительный контур настраивают на 10 мГц, а второй колебательный контур - на 8 МГц, т.е. с разностью частот 2 мГ причем частота второго колебательного контура меньше. При такой настройке частота измерительного контура лежит на линейном участке скло на резонансной характеристики вто.рого колебательного контура в сторону увеличения частоты. Пробирку с пробой масла вновь вносят в датчик, происходит увеличение чистоты измерительного контура, которая выделяется фильтром 9 высоких частот. Сигнал с выделенной частотой усиливают усилителем 11 и его частота фиксируется частотомером 11. В процессе работы измерительный контур настраивают поочередно на частоты из диапазона 1-20 мГц, прич оптимальным является такой выбор частот измерительного контура, при котором исключается переход с одног участка измерений на другой. В выше описанном примере измерительный кон тур настраивали сначала на 2 мГц, а затем на 10 мГц. в этом случае подоб ная 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 -КГ % 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 за выходной параметр, составляют систему уравнений для ферромагнитной и нефер ромагнитной составляющих металлических включений в масле k X k3X + k4y F2. , . где X - количество ферромагнитных частиц, мг, у - Количество неферромагнитных части i;, мг, k - 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, k, - 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 члстоту, большую, чем частота измерительного контура, так, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебател ного контура в сторону уменьшения частоты Гц/1Г, ky - тарировочный коэффициент, определяемый по 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, что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном .участке склона резонансной характеристуки второго колебательного контура, в сторону увеличения частоты, Гц/мг, k. - тарировочный коэффициент, определяемый по изменению частоты измерительного контура при внесении в датчик пробирки с маслом, содержащим эталонное количество ферромагнит- ых частиц, при настройке второго коебательного контура на частоту. еньшую, чем частота измерительного онтура, так, что рабочая частота изерительного контура лежит на линейом участке склона резонансной харакеристики второго колебательного онтура в cTOjjOHy увеличения частоы, Гц/мг; К). - тарировочный коэффициент,опеделяемлй по изменен%1ю частоты измеительного контура при внесении в атчик пробирки с маслом, содержащим т 1лонное количество неферромагнитных астиц, при настройке второго колеательного контура на частоту, меньую, чем частота измерительного контура, , что рабочая частота измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательного контура в сторону увеличения частоты, Гц/мг, F. - разность частот измерительного контура, определяемых до и после внесения в датчик пробирки с маслом, содержащим неизвестное количест во 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 piesoнансной 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 количест во ферромагнитных, так и неферро магнитных частиц, при настройке второго колебательного контура на частоту, меньшую, чем частота измерител ного контура, так, что рабочая часто та измерительного контура лежит на линейном участке склона резонансной характеристики второго колебательног контура в сторону увеличения частоты Гц/мг. Решив систему уравнений, получаем определяемые концентрации ферромагни ных и неферромагнитных частиц в масле, по которым судим об износе деталей, изготовленных из ферромагнитных, а также неферромагнитных материалов раздельно. Предложенный способ и устройство для его осуществления позволяют раздельно оценить износ деталей узлов и агрегатов, работающих в жидкой смаз ке, изготовленных из ферромагнитных и неферромагнитных материалов, например из 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 аводят исследуемый образец и измеряют изменение частоты, отличающийся 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, отличающееся 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 Е., Канарчук В. Автомобильный транспорт.1968, № 9, с. 33. 2.Авторское свидетельство СССР № 487537, кл. G 01 N 33/00, 1973 (прототип).