基于中红外LED的润滑油水分含量测量研究

针对船舶机械润滑油中水分含量的测量问题,研究了基于中红外LED的油液水分含量测量方法。利用峰值发射波长为2 840 nm,半高宽为400 nm的中红外LED作为发射光源,发射的红外光进入油样,一部分被吸收,剩下的透过油样被红外探测器接收,根据油样对光能的吸光度确定油液中水分含量。实验设计了红外光发射、吸收和探测的装置,采用氟化钙晶片作为窗片,选择截面为圆形的硬质金属线圈作为垫圈以保证精确的油膜厚度,采用探测波长范围为2 500～4 800 nm,响应时间为10～20 ns的光电二极管作为光强探测器。开发了信号的前置放大和基于单片机的数据采集、储存和通讯系统。通过实验,获得了含水质量分数为0,0.062 5%,0.125%,0.25%,0.375%和0.5%六个油样的吸光度数据,利用最小二乘法对数据进行拟合,得到吸光度和含水量的线性回归方程。对误差进行量化分析,回归方程和数据点的决定系数为0.996。最后,为了检验该测量方法的精确性,用含水量为0.317 5%的油样进行验证,利用实验装置测量吸光度,代入回归方程计算含水量, 结果显示通过该方法测得的含水量和实际含水量的相对误差为2.7%,满足工程实际需求,说明该方法能够准确测量油液中的含水量。