隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步,很多領(lǐng)域?qū)Σ煌ぷ鹘橘|(zhì)清潔度的測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性的要求不斷提高。現(xiàn)在對(duì)液體介質(zhì)尤其是油液中顆粒污染的測(cè)量技術(shù)不盡相同,目前應(yīng)用比較廣泛的測(cè)量方法有沉降法、光衍射法、電感應(yīng)法、光阻法、光散射法等。各種不同的顆粒測(cè)量技術(shù)在日益改進(jìn)和發(fā)展,其中光散射法結(jié)合了激光技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、電子電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程技術(shù),光散射法具有檢測(cè)速度快、顆粒粒徑測(cè)量范圍廣、可靠性好、智能化高等優(yōu)點(diǎn),并已經(jīng)成為最有潛力和發(fā)展前景的顆粒檢測(cè)技術(shù)。本論文是在光散射理論基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)光散射顆粒計(jì)數(shù)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn),主要分為以下三個(gè)部分:1、基于Mie散射理論的算法,借助Matlab軟件的編程討論了液壓油中不同材料的顆粒對(duì)應(yīng)的折射率和消光系數(shù)以及尺度參數(shù)之間的關(guān)系,并對(duì)Mie散射的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。比較了近前向散射光收集結(jié)構(gòu)和直角方向散射光收集結(jié)構(gòu)這兩種散射光收集形式,并分別把入射光是偏振光和自然光的情況作對(duì)比,在入射光光強(qiáng)相同的條件下計(jì)算出光散射顆粒計(jì)數(shù)傳感器的兩種常用的散射光收集結(jié)構(gòu)的通光量。2、介紹了光散射顆粒計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)和電路中的噪聲計(jì)算,說(shuō)明了光散射顆粒計(jì)數(shù)器軟件部分的設(shè)計(jì),包括油液在線(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和顆粒計(jì)數(shù)模塊的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)借助光學(xué)顯微鏡觀察油液中顆粒粒徑大小和測(cè)量購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)定液中標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒輸出的電壓值,擬合出顆粒粒徑和輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn),同時(shí)介紹了在PCB電路板設(shè)計(jì)中防止電磁干擾的方法。通過(guò)借助Arduino開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)平臺(tái),把通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的顆粒粒徑和輸出電壓之間的關(guān)系用程序編寫(xiě)出來(lái),不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓系統(tǒng)中污染油液存在的顆粒進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè),還實(shí)現(xiàn)了記錄和存貯功能,把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到總機(jī)中,對(duì)后期的處理分析提供了可靠的數(shù)據(jù)信息資源。3、介紹光散射顆粒計(jì)數(shù)器的工作原理,比較了不同形式的散射光收集結(jié)構(gòu),以及顆粒計(jì)數(shù)器油路部分的設(shè)計(jì)和顆粒計(jì)數(shù)器的主要參數(shù)的計(jì)算,通過(guò)對(duì)油路部分的改進(jìn),增加了旋轉(zhuǎn)葉片使油液帶動(dòng)顆粒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),能夠更加精準(zhǔn)地測(cè)量出顆粒粒徑,減少和避免了由單側(cè)光測(cè)量帶來(lái)的誤差。另外通過(guò)對(duì)油液在不同油路截面處的流場(chǎng)分析和FLUENT的模擬仿真,計(jì)算出不同截面處流場(chǎng)的壓強(qiáng)和速度,并且模擬仿真出加入顆粒后,顆粒在油路中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TH724
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文研究意義和主要工作
第二章 顆粒檢測(cè)的方法
    2.1 直觀取樣測(cè)量法
        2.1.1 篩分法
        2.1.2 光學(xué)顯微鏡法
        2.1.3 沉降法
    2.2 間接檢測(cè)測(cè)量法
        2.2.1 電感應(yīng)法
        2.2.2 光阻法
        2.2.3 光衍射法
        2.2.4 光散射法
第三章 光散射的基本理論
    3.1 Mie散射基本理論
    3.2 球形顆粒消光系數(shù)和尺度參數(shù)的關(guān)系
    3.3 不同散射光收集系統(tǒng)對(duì)球形顆粒散射光通量的計(jì)算
    3.4 顆粒粒徑對(duì)激光感度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)
    4.1 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        4.1.1 光電二極管的選型
        4.1.2 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    4.2 運(yùn)算放大器的噪聲分析
        4.2.1 運(yùn)算放大器的噪聲分類(lèi)
        4.2.2 運(yùn)算放大器電阻的噪聲模型分析
        4.2.3 運(yùn)算放大器本身的噪聲模型分析
    4.3 帶阻濾波電路設(shè)計(jì)
    4.4 對(duì)數(shù)放大電路設(shè)計(jì)
    4.5 油液在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.6 電路防止電磁干擾的設(shè)計(jì)
    4.7 油液在線(xiàn)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)
    4.8 顆粒計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)
    4.9 本章小結(jié)
第五章 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的油路設(shè)計(jì)與改進(jìn)
    5.1 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的工作原理
        5.1.1 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的光路設(shè)計(jì)
        5.1.2 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的油路設(shè)計(jì)
        5.1.3 光散射顆粒計(jì)數(shù)器的參數(shù)設(shè)計(jì)
    5.2 油液在不同油路截面的流場(chǎng)分析
    5.3 顆粒在油路模型中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究生期間發(fā)表的文獻(xiàn)

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