油液污染檢測(cè)技術(shù)發(fā)展研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1液體顆粒計(jì)數(shù)器的應(yīng)用現(xiàn)狀目前油液污染度的檢測(cè)方法有：稱(chēng)重法、顆粒計(jì)數(shù)法、光測(cè)法、電測(cè)法、超聲波法、淤積法、分析比較法、目測(cè)法等。隨著技術(shù)發(fā)展，顆粒計(jì)數(shù)器在油液監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也日益廣泛。國(guó)內(nèi)外在顆粒計(jì)數(shù)器的研制方面做了較多工作。國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究人員張志軍、紀(jì)建偉等人運(yùn)用傳感器、自動(dòng)檢測(cè)、通訊等技術(shù)，研制了一種基于AVR單片機(jī)的光阻法顆粒計(jì)數(shù)器，該傳感器應(yīng)用較為便捷，使用時(shí)較為穩(wěn)定[4]。此外，國(guó)內(nèi)外也有一些其他方面的研究和應(yīng)用，如來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的南君、賀維鵬等人將顆粒計(jì)數(shù)器應(yīng)用到絮凝檢測(cè)中，通過(guò)顆粒計(jì)數(shù)器高靈敏度、高精度、無(wú)滯后等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中看到不同水利條件時(shí)，雖然顆粒級(jí)配基本相似，但是得出了固體污染物總數(shù)與在沉淀后的凝狀物的含量成正比等實(shí)驗(yàn)結(jié)論[5]。同時(shí)，來(lái)自上海交通大學(xué)的黃延磊、王敏等人根據(jù)光散射理論，推導(dǎo)出消光計(jì)數(shù)技術(shù)的光能和粒徑之間的關(guān)系式，分析了傳感器中的關(guān)鍵技術(shù)，指出了顆粒對(duì)光的遮擋屬于一種消光現(xiàn)象，同時(shí)說(shuō)明了，光阻法僅是消光法的一種特例，并給出了相應(yīng)的解決方案。在有關(guān)油液污染程度對(duì)航空發(fā)動(dòng)軸承工作狀態(tài)的影響研究中，費(fèi)逸偉等人通過(guò)運(yùn)用油液磨粒傳感器，建立了一種高效準(zhǔn)確的油液顆粒計(jì)數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)。馮耀國(guó)、劉德峰等人提出一種應(yīng)用LED發(fā)光二極管光源的油液污染度在線檢測(cè)顆粒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方案，滿足了在特定條件下的污染度檢測(cè)的要求[6]。歐美國(guó)家及日本顆粒計(jì)數(shù)器的發(fā)展一直處于領(lǐng)先的水平，其中研究和生產(chǎn)光學(xué)液體顆粒計(jì)數(shù)器外國(guó)企業(yè)市場(chǎng)占有率較高，如PMS、HACH等公司，在其產(chǎn)品中光阻法的液體顆粒計(jì)數(shù)器能夠測(cè)量高粘度和高強(qiáng)度的油液，也可以用于檢測(cè)腐蝕性較強(qiáng)的液體[7]。隨著技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備的不斷革新，液體顆粒計(jì)數(shù)器的應(yīng)用也逐漸廣泛，其領(lǐng)域包括以下方面：油液污染度檢測(cè)在船舶制造和航空航天領(lǐng)域?qū)σ簤涸O(shè)備的使用逐漸增加的情況下，人們對(duì)液壓設(shè)備的使用環(huán)境的要求逐漸提高，在國(guó)內(nèi)外也給出了許多評(píng)價(jià)液壓油污染度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)檢測(cè)水質(zhì)檢測(cè)環(huán)節(jié)存在于許多重要的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，如半導(dǎo)體行業(yè)、給排水行業(yè)、生物制藥行業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域，在這些行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)所送水溶液或其他液體中顆粒數(shù)的要求較高。零部件清潔度檢測(cè)在醫(yī)療器械制造、汽車(chē)工業(yè)等工程中的許多環(huán)節(jié)對(duì)零部件的表面清潔程度有很高的要求標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)使用顆粒計(jì)數(shù)器可以對(duì)其表面不同顆粒數(shù)進(jìn)行精確地測(cè)量，達(dá)到生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行的要求。除此之外，國(guó)外企業(yè)生產(chǎn)的光散射法液體顆粒計(jì)數(shù)器占據(jù)了更多的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，該種顆粒計(jì)數(shù)器能夠檢測(cè)到的最小顆粒直徑為20nm，已經(jīng)達(dá)到了納米級(jí)別。目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外都有較多的有關(guān)顆粒計(jì)數(shù)器研制和應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)，但有關(guān)用于液壓設(shè)備中的油液污染度在線檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)研究和探索仍需完善。1.2液壓設(shè)備中含水率傳感器的應(yīng)用研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)含水率傳感器的研究和應(yīng)用十分廣泛，饒美麗、徐曾勇等人研制了一種基于嵌入式的油品含水率檢測(cè)系統(tǒng)，其中，電容-電壓轉(zhuǎn)換電路、溫度測(cè)量電路、串口通信電路以及單片機(jī)最小系統(tǒng)電路組成了其硬件部分。該設(shè)備將含水量的多少轉(zhuǎn)換為電容傳感器的電容值變化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，該含水率檢測(cè)系統(tǒng)精度高穩(wěn)定性好。此外，含水率傳感器在飛機(jī)、潛艇等設(shè)備中的液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)中有著十分重要的作用。張平川、李興山等人對(duì)基于介電常數(shù)法的高精度油品含水率檢測(cè)儀進(jìn)行的創(chuàng)新，建立了采集油水混合乳液介電常數(shù)變化的電容傳感器的數(shù)學(xué)模型，在一定溫度條件下潤(rùn)滑油和輕質(zhì)成品油的含水率精度達(dá)到了0.01，使該設(shè)備具有了精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，從而使設(shè)備更加可靠與安全。除此之外，油品含水率傳感器在大型設(shè)備中也得到了廣泛的應(yīng)用，以安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)的呂文和設(shè)計(jì)的高速軋機(jī)潤(rùn)滑油品含水率實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由油品含水率檢測(cè)儀、RS485總線和上位機(jī)組成，采用最新的檢測(cè)設(shè)備，使得檢測(cè)過(guò)程更加快速，結(jié)果更加準(zhǔn)確。該設(shè)備應(yīng)用后，準(zhǔn)確地反映了線輥箱的更換時(shí)間，降低了維修與更換費(fèi)用，極大地提高了生產(chǎn)效率。 近年來(lái)，油品含水率傳感器的設(shè)計(jì)和使用也更加趨于智能化，如東南大學(xué)的周芝庭、馮建芬設(shè)計(jì)了一種油品含水率智能化檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種基于密度檢測(cè)原理的智能檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用超聲波等多種傳感器對(duì)油品進(jìn)行智能化檢測(cè)，同時(shí)具備了顯示和人機(jī)交互等功能，該系統(tǒng)以較低的成本實(shí)現(xiàn)了較高的檢測(cè)精度和性價(jià)比，這種研究方法值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。與之相似的是，來(lái)自浙江大學(xué)的丁振榮、陳衛(wèi)民在研制油品含水率傳感器時(shí)，引入了集成電路CAV424,通過(guò)該方法使得該油品含水率測(cè)量?jī)x電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、使用便捷。除了智能化之外，油品含水率傳感器的設(shè)計(jì)也趨于便捷化，用來(lái)滿足實(shí)際工程中的使用要求，其中中南大學(xué)的陳敏開(kāi)發(fā)便攜式油品水分檢測(cè)儀，該儀器根據(jù)水和油的介電常數(shù)不同以及應(yīng)用三維查表擬合混合算法，解決了環(huán)境及設(shè)備對(duì)水分的交叉靈敏度問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)，含水率傳感器也多用于農(nóng)業(yè)、種植業(yè)中的土壤檢測(cè)的研究，其中，北京林業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)出一種土壤多參數(shù)的復(fù)合研究系統(tǒng)，在其研究中，為了設(shè)計(jì)出一種更好、更全面地測(cè)試土壤環(huán)境參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)，他們研究發(fā)現(xiàn)傳感器電導(dǎo)率同含水率、溫度之間存在直接或簡(jiǎn)介的聯(lián)系，最后通過(guò)對(duì)土壤含水率、電導(dǎo)率、溫度三種傳感器的選型和組合使用，成功設(shè)計(jì)出土壤參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)。綜上所述，在油品含水率傳感器的應(yīng)用方面，產(chǎn)品種類(lèi)豐富，可應(yīng)用于不同的工作環(huán)境，呈現(xiàn)出多元化、多方向的趨勢(shì)。1.3油液在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀近年來(lái)，油液在線檢測(cè)技術(shù)以其連續(xù)性、實(shí)時(shí)性和同步性在液壓領(lǐng)域得到了廣泛的認(rèn)可，油液在線檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用在液壓設(shè)備、汽車(chē)制造、船舶制造等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)主要有目前兩種檢測(cè)方式，一種是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)取樣，這種方法理論上來(lái)說(shuō)檢測(cè)精度很高，但是實(shí)際上，這種方法易受環(huán)境影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。第二種方法是，現(xiàn)場(chǎng)的簡(jiǎn)易檢測(cè)，這種方法采用便攜式油液污染檢測(cè)儀，這種方法只能近似的測(cè)得油液的污染度[8]。此外，來(lái)自北京交通大學(xué)的霍威研究了一種風(fēng)電齒輪箱在線油液磨粒檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)齒輪磨損所產(chǎn)生的磨粒進(jìn)行分析來(lái)檢測(cè)齒輪箱故障原因，并且在此研究基礎(chǔ)上提出了一種新型的、基于電磁感應(yīng)原理的齒輪箱油液磨粒傳感器結(jié)構(gòu)，極大提高了檢測(cè)裝置的靈敏度，從而增強(qiáng)了風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的故障檢測(cè)水平[9]。此外，油液在線檢測(cè)系統(tǒng)在汽車(chē)工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。以華南理工大學(xué)艾芳旭研究的潤(rùn)滑油污染度在線檢測(cè)技術(shù)舉例，作者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)油液污染是引起車(chē)輛發(fā)生故障的首要原因，然而目前的油液檢測(cè)技術(shù)普遍檢測(cè)效率較低、費(fèi)用較高，作者采用根據(jù)通過(guò)油液的光的波長(zhǎng)來(lái)確定油液污染等級(jí)的方法，結(jié)合了信息技術(shù)，研究出一種基于光學(xué)知識(shí)的油液污染在線檢測(cè)系統(tǒng)，為在線檢測(cè)技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)[10]南京航空航天大學(xué)的卞利將靜電傳感器技術(shù)和圖像分析技術(shù)運(yùn)用到油液在線檢測(cè)系統(tǒng)中，作者通過(guò)研究和設(shè)計(jì)靜電傳感器、靜電信號(hào)處理與分析、油液污染度測(cè)量以及磨粒分類(lèi)，最終完成油液在線檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，通過(guò)將靜電與圖像技術(shù)與油液在線檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)合，更直觀的、量化的顯示出油液檢測(cè)的結(jié)果[11]。國(guó)內(nèi)韓瑞欣、姜澤坤等人將STM32作為核心控制器，利用顆粒計(jì)數(shù)器和顆粒計(jì)數(shù)法，研究出一種基于STM32的可觸屏、便捷的油液在線檢測(cè)系統(tǒng)，該油液在線檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)測(cè)量油液的顆粒含量、含水量、油液溫度等參數(shù)。因此，不難看出，國(guó)內(nèi)外目前油液傳感器不但研究方向較多，而且應(yīng)用廣泛[12]。1996年，在《油液污染度在線監(jiān)測(cè)裝置的研究》一文中，作者提出了一種油液污染度在線監(jiān)測(cè)的方法：通過(guò)光譜實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和傳感器，但由于研究時(shí)間有限，在測(cè)試時(shí)的防干擾措施和考慮溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，都需要進(jìn)一步完善[13]。圖1.1檢測(cè)裝置原理框圖2011年，我校進(jìn)行了對(duì)基于VB和EXCEL的油液污染儀檢測(cè)數(shù)據(jù)的研究，其中EXCEL是具有強(qiáng)大計(jì)算功能的辦公工具軟件，進(jìn)而通過(guò)VB可視化界面等功能以及VB的多控件功能，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)儀器的數(shù)據(jù)顯示和保存。但是該研究未能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和圖像化處理，讓其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的功能性不高。2014年，我校畢業(yè)生張衛(wèi)華針對(duì)DW1型油液污染度測(cè)試儀，即一種濾膜恒壓堵塞型便攜式污染檢測(cè)儀，同樣利用VB編寫(xiě)界面和開(kāi)發(fā)程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其傳感器數(shù)據(jù)的采集和可視化的目的，根據(jù)設(shè)計(jì)的檢測(cè)儀和軟件系統(tǒng)，可以分析出油液中的固體顆粒數(shù)和污染度。為油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的研究奠定了基礎(chǔ)[14]。圖1.2DW1型油液污染度測(cè)試儀除此之外，由于現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的要求高、費(fèi)用高，并不適用于大多數(shù)的設(shè)備生產(chǎn)的環(huán)境。因此，近年來(lái)，人們還提出了電測(cè)法、光測(cè)法、淤積法、超聲波法等一些方便監(jiān)測(cè)的使用手段，為今后的學(xué)習(xí)和研究提供的思路和方法[15]。為了增強(qiáng)液壓系統(tǒng)中油液監(jiān)控系統(tǒng)的完整性，必須要將獲取的油液數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像顯示及分析。本論文的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)傳感器對(duì)油液數(shù)據(jù)的采集與處理設(shè)計(jì)并搭建通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油液狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析、查詢及閾值報(bào)警等功能，其中包括將讀取的數(shù)據(jù)繪制成為參數(shù)（顆粒數(shù)、尺寸、等級(jí)）隨時(shí)間變化圖、尺寸-顆粒數(shù)圖、總顆粒數(shù)圖，從而達(dá)到對(duì)液壓設(shè)備的保護(hù)與管理的目的。隨著我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，尤其是“智能礦山”的提出，如何利用大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)來(lái)提高煤炭生產(chǎn)中的檢測(cè)技術(shù)水平，成為一個(gè)重要的研究課題。其中，山西大同大學(xué)礦業(yè)工程系研究了基于數(shù)據(jù)分析的煤礦瓦斯管理的可視化技術(shù)概況，研究了國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)可視化在煤炭行業(yè)的發(fā)展概況，在“智能礦山”的發(fā)展中，數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化是兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，其中數(shù)據(jù)分析主要包括預(yù)測(cè)和描述，數(shù)據(jù)可視化常用方法有圖可視化技術(shù)、多維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、時(shí)空數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、文本可視化技術(shù)、交互可視化技術(shù)等。這些研究方向?qū)ΦV山安全管理和瓦斯污染防治都有著重要意義。在如今的大數(shù)據(jù)時(shí)代，隨著云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展以及基礎(chǔ)電子設(shè)施、通信基建、移動(dòng)電子設(shè)備的不斷完善和革新，可視化分析也成為大數(shù)據(jù)分析的重要方法，其中可視化技術(shù)與人機(jī)交互的融合成為可視化技術(shù)不斷完善的重要成果，人機(jī)交互是指人與計(jì)算機(jī)、軟件或界面進(jìn)行信息交互的過(guò)程。數(shù)據(jù)可視化主要是基于幾何方法、圖標(biāo)方法（坐標(biāo)系）、動(dòng)畫(huà)等方法來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)效果，可以讓用戶以更加直觀的方式了解數(shù)據(jù)狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。而可視化技術(shù)和人機(jī)交互的結(jié)合，則將計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和人的認(rèn)知能力高度融合，提高了人們解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力。[16]參考文獻(xiàn)[1]郭晶，W1型油液污染度測(cè)試儀測(cè)試系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D]，碩士學(xué)位論文，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（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