導(dǎo)言
對于發(fā)動機、變速器、液壓系統(tǒng)、齒輪箱和其它需要潤滑的設(shè)備，保守的換油周期對于維持這些設(shè)備的性能和正常運行是有效的。但是，人類的需求和油價的迅速攀升正在使車輛和設(shè)備的擁有者不得不面臨著維護費用的增加、運營利潤的下降。因此，我們需要更加明智地使用地球上這種有限的自然資源，既可控制需求增長，又能有效地保護設(shè)備和提高運營利潤。通過采用在線的、實時監(jiān)測的流體特性傳感器，換油周期是應(yīng)該、也能夠被安全地延長的。基于油品狀況的換油不僅可以降低機油的消耗和設(shè)備維護成本，而且還可以立即監(jiān)測出進入潤滑油和機油的污染物，從而為車輛和設(shè)備提供額外的保護。使用在線的傳感器可以全面地達到上述各方面的目的。
檢測機油污染物和降解程度的、在線的、多參數(shù)測量傳感器
精量電子公司已開發(fā)出一款在線的傳感器，可以直接并實時測量出流體的粘度、密度、介電常數(shù)和溫度。該款多參數(shù)流體特性傳感器（FPS2800B12C4，F(xiàn)PS）能夠檢測出機油和潤滑油中的污染物和降解情況，還可以用于燃油質(zhì)量的檢測，以優(yōu)化發(fā)動機的運行。該產(chǎn)品能夠檢測出由于機油降解和污染物導(dǎo)致的機油主要物理指標的變化，從而為基于機油品質(zhì)變化而更換機油提供依據(jù)，既可為這些生產(chǎn)資料提供保護，又可降低它們的停工期成本、提高運營利潤。
如同在實驗室里評價諸如機油等流體的品質(zhì)，需要依靠多種分析測試，F(xiàn)PS 也是依靠多個物理參數(shù)來確定流體的品質(zhì)狀況。機油中的污染物，例如，煙炱、水、乙二醇冷卻液和燃油，會改變機油的粘度、密度和介電常數(shù)，因此可以很容易地檢測出來。機油的氧化也會改變這些物理指標，也能夠被檢測出來。
FPS 的多參數(shù)測量性能是有效監(jiān)測流體品質(zhì)的關(guān)鍵。單參數(shù)測量傳感器，例如，電導(dǎo)率傳感器或聲學(xué)傳感器，是不具備足夠的或者可靠的分辨能力來確定油的老化和污染物的含量情況。
例如, 如果由于發(fā)動機活塞竄漏、燃油延遲 射導(dǎo)致廢氣處理系統(tǒng)處理后的廢氣進入汽缸、或者高壓共軌泄漏導(dǎo)致了標準的 2 號柴油污染了機油，會引起機油的粘度下降，但是對機油的介電常數(shù)和密度沒有影響。PFS 能夠很容易地檢測出這種污染：機油的粘度明顯下降、密度和介電常數(shù)的變化沒有改變。
另一方面，如果由于發(fā)動機的缸蓋密封墊裂縫導(dǎo)致冷卻液污染機油，哪怕是很低濃度的冷卻液也會導(dǎo)致機油的電學(xué)性能指標顯著上升以及密度的增加，而機油的粘度變化不顯著，除非有很大量的冷卻液泄漏到機油中。因此，在機油中有較低濃度冷卻液時，F(xiàn)PS 能夠通過辨認介電常數(shù)和密度的異常改變、粘度的不改變來進行冷卻液的早期監(jiān)測。這種快速的早期監(jiān)測可以放置發(fā)動機中淤泥的生成或者發(fā)動機發(fā)生嚴重故障。
上述兩種情況表明，對于有效和可靠地檢測發(fā)動機機油中的污染物和機油降解的狀況，是非常需要一種能夠直接地、同時地和實時地測量機油主要物理指標的多參數(shù)傳感器。這種傳感器也同樣可應(yīng)用于一些比較簡單的系統(tǒng)中，例如變速器、齒輪箱和液壓設(shè)備。單參數(shù)的電學(xué)性能傳感器或聲學(xué)粘度傳感器不具備足夠的分辨能力，是不能有效地檢測機油的污染和降解狀況的。而 FPS 能夠?qū)⒄５臋C油老化降解狀況與常見污染物導(dǎo)致的機油變化進行區(qū)分，從而能夠為基于機油品質(zhì)狀況而換油提供可靠的依據(jù)。
可用于惡劣環(huán)境的傳感器技術(shù)
流體特性傳感器采用了音叉機械式共振器，其直接的、同時的檢測粘度、密度和介電常數(shù)的方法是獲得專利保護的。該傳感器在出廠前采用 NIST 追溯標準進行校準，不需要用實驗室的檢測結(jié)果來進行相關(guān)性調(diào)整。該傳感器可直接安裝于高壓、高流速的管道或工業(yè)生產(chǎn)液流，以及流體儲存罐中。其檢測精度和準確度不會受到流體的流速和壓力變化的影響。感應(yīng)元件可應(yīng)用于很多領(lǐng)域內(nèi)的流體檢測，例如壓力范圍超過 5,000 psi，溫度范圍為-60°C 至 150°C，以及高達 46Grms 的振動區(qū)域。該傳感器已經(jīng)在液壓液、齒輪油、運輸車輛和特種作業(yè)車輛的發(fā)動機和多個工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中進行了數(shù)千小時應(yīng)用，顯示出優(yōu)良的性能。傳感器可耐受多種污染物和降解產(chǎn)物，例如顆粒、燃油、乙二醇、金屬磨屑、酸和堿。
在線傳感器性能質(zhì)量
FPS 測量粘度、密度和介電常數(shù)的能力與標準的分析實驗室設(shè)備是一樣有效、可靠的。在線傳感器的這種與實驗室設(shè)備相對應(yīng)的性能，可為車輛和設(shè)備的所有者提供流體物理參數(shù)的絕對測量值，以此來確定機油的老化、品質(zhì)或污染物情況、或者為創(chuàng)建可用于主動性過程監(jiān)控反饋回路的精密的資產(chǎn)可靠性分析運算提供依據(jù)，從而提高設(shè)備的控制和分析能力。
總結(jié)
FPS是一種先進的傳感技術(shù)產(chǎn)品，可直接并同時測量流體的粘度、密度、介電常數(shù)和溫度，已經(jīng)在廣泛的領(lǐng)域有近10年的應(yīng)用歷史。依靠專利的音叉技術(shù)，該傳感器可檢測包括發(fā)動機機油、燃油、變速器和剎車油、液壓油和齒輪油、制冷劑和溶劑等的流體的多個物理參數(shù)的直接數(shù)值和變化關(guān)系，從而確定流體的質(zhì)量、狀況和污染物情況。
這種多參數(shù)的分析能力可完善流體特性的運算法則。FPS對流體進行在線監(jiān)測，可安裝于包括流體儲存罐、工藝管路、高壓高流速導(dǎo)管（如，發(fā)動機機油主油道）等的OEM和售后設(shè)備上，廣泛用于道路運輸車輛和特種作業(yè)車輛、HVAC&R，壓縮機、工業(yè)設(shè)備和渦輪機。可采用通用數(shù)字CAN J1939協(xié)議與主控制器連接，具備一個簡單的4針連接器，便于安裝。根據(jù)不同客戶的使用要求，亦可采用模擬信號輸出。
