基于聚集光纤信号传输和双层多CCD检测的油液分析专用装置

摘要

本发明公开了基于聚集光纤信号传输和双层多CCD检测的油液分析专用装置，用于检测油液样品中各种金属元素的含量，转盘电极带动油液到分析间隙，利用两个电极之间的高压产生火花放电，激发油液样品中的金属元素从而产生发射光谱。经过光纤传输到光栅分光后，不同波长的光照射到不同的CCD上，通过对各谱线光强信号检测和数字运算得出多个元素的含量。该仪器包括光源部分、光纤传输系统、分光系统、光电检测系统、控制电路。光源部分由高压发生器和棒电极、转盘电极，分光系统采用帕邢-龙格装置，将入射间隙、凹面光栅和CCD固定安装于罗兰圆装置上。与现有仪器相比，本发明具有分析速度快、可同时检测十几种元素、直接进样，无需样品前处理、操作简单，维护方便的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及到油液分析专用装置，尤其是基于聚集光纤信号传输和双层多 CCD检测的油液分析专用装置。

背景技术

传统的油液元素分析使用原子吸收光谱仪或ICP光谱仪，需要大量时间进 行样品前处理，在分析过程中需要大量昂贵的辅助气体。传统的元素分析仪器 主要使用光电倍增管做检测器，然后通过透镜传输信号到分光系统，仪器体积 大，很难用于移动实验室。

专利公布号为102062724的发明专利，提出了一种多通道流体光谱分析仪 的技术方案，该分析仪检测一个元素，就需要一条通道光纤和一个光谱分析装 置，如果需要测量多个元素，就需要增加多条通道光纤和光谱分析装置，系统 变得很庞大，成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能准确快速对油液样品中多种金属元素的成分 和含量进行定性定量检测的分析装置。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：基于聚集光纤信号传输 和双层多CCD检测的油液分析专用装置，包括有样品观测室，样品观测室内处 于中轴线位置设有样品容器、转盘电极、棒电极，转盘电极设在样品容器上， 棒电极吊设在转盘电极的上方并与转盘电极相对，样品观测室外依次连接高压 发送器、控制电路和分光系统，所述高压发生器还分别与棒电极和转盘电极连 接；样品观测室内设有透镜，还包括光纤,所述光纤一端设在样品观测室内与透 镜相对，光纤的光采样口位于棒电极和转盘电极之间的侧面，光纤另一端设在 样品观测室外与分光系统连接，所述分光系统包括罗兰圆底座，在罗兰圆底座 的圆周上高低两层的安装有多块CCD，实现多元素同时分析，罗兰圆底座的底边 上设有凹面光栅，凹面光栅的中心与罗兰圆底座外圆面相切，凹面光栅的中心 法线处于罗兰圆底座的罗兰圆直径上；罗兰圆底座上还设有入射狭缝，该入射 狭缝与所述光纤连接，使用聚焦光纤传输信号缩小仪器体积和提高移动可靠性， 每个CCD的电信号输出与控制电路的电信号输入相连接，所述凹面光栅与入射 狭缝的位置关系为：凹面光栅的凹面中心与入射狭缝的中轴线延长线处于同一 直线上。转盘电极带动样品容器中的油液到分析间隙和使用高压预燃火花激发 金属原子发射，无需样品前处理。

本发明的油液分析专用装置只使用电能即可，由于使用转盘电极带动油液 到分析间隙和使用高压预燃火花激发金属原子发射，无需样品前处理，双层多 CCD检测实现了多元素同时分析；使用聚集光纤传输信号缩小仪器体积和提高移 动可靠性。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明的油液元素分析专用装置 可对油液中的磨粒或污染物的成分和含量进行定性定量检测，帮助诊断大型装 备磨损发生的部位和严重程度或诊断污染产生的途径；也可分析油液中主要添 加剂的水平，从而判断油液的衰变程度。

1、只需要使用电，不需要各种昂的辅助气体。

2、体积小，机构可靠，能在舰船等的移动实验室使用。

3、直接进样，样品不需前处理，因此不需要配备各种前处理装置。

3、分析速度快，一个样品可同时检测几十种元素，而检测时间一般在2分 钟以内。

附图说明

图1为本发明油液分析专用装置结构示意图；

图2为图1中的分光系统结构示意图；

图3为CCD安装结构示意图（一）；

图4为CCD安装结构示意图（二）；

图5为图2的罗兰圆底座的罗兰圆俯视图；

附图标记说明：1、样品容器，2、转盘电极，3、棒电极，4、高压发生器， 5、控制电路，6、样品观察室，7、透镜，8、光纤，9、分光系统，10、罗兰圆 底座，11、凹面光栅，12、CCD，13、入射狭缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图1到图5所示，基于聚集光纤信号传输和双层多CCD检测的油液 分析专用装置，包括有样品观测室6，样品观测室6内处于中轴线位置设有样品 容器1、转盘电极2、棒电极3，转盘电极2设在样品容器1上，棒电极3吊设 在转盘电极2的上方并与转盘电极2相对，样品观测室6外依次连接高压发送 器4、控制电路5和分光系统9，高压发生器4还分别与棒电极3和转盘电极2 连接，转盘电极2通过同步带与电机相连；样品观测室6内设有透镜7，还包括 光纤8,光纤8一端设在样品观测室6内与透镜7相对，光纤8的光采样口位于 棒电极3和转盘电极2之间的侧面，光纤8另一端设在样品观测室6外与分光 系统9连接，分光系统9包括罗兰圆底座10，在罗兰圆底座10的半圆周上高低 两层的安装有多块CCD12，罗兰圆底座10的底边上设有凹面光栅11，凹面光栅 11的中心与罗兰圆底座10外圆面相切，凹面光栅（11）的中心法线处于罗兰圆 底座10的罗兰圆直径上；罗兰圆底座10上还设有入射狭缝13，该入射狭缝13 与光纤8连接，每个CCD12电信号输出与控制电路5的电信号输入相连接，凹 面光栅11与入射狭缝13的位置关系为：凹面光栅11的凹面中心与入射狭缝13 的中轴线延长线处于同一直线上。

CCD12安装在罗兰圆底座10的圆弧上并与圆弧相切。控制电路5的电信号 输出与高压发生器4的电信号相连。工作时，控制电路5控制电机带动转盘电 极2转动，将样品带到电极上，通过控制装置控制高压发生器4向棒电极3输 出设定的高压及能量的电子脉冲，产生高压预燃火花，使电极上样品中的各种 成分在高压火花的作用下激发出相应波长的光，光被透镜7聚焦到光纤8，通过 光纤8传送到入射狭缝13，通过入射狭缝13投射到凹面光栅11，经过凹面光 栅11的分光和成像后，将衍射成为不同波长的单色光谱线（各元素光谱线）成 像在罗兰圆底座10边上，只要在罗兰圆底座10边上对应的位置安装CCD12，就 可以同时检测多条谱线。谱线的强度与被测元素存在一定的函数关系，CCD12将 谱线能量转换成相对的大小的电信号，经过控制电路处理并计算得出出样品中 不同元素的含量。

请参阅图4所示，所说的CCD12安装高低两层结构，其中图3的黑色条是 感光部分，如果CCD一行并排，则感光部分就不能连续了。假如谱线落在非感 光部分就漏过，检测不了。所以CCD12安装两排是保证感光连续的不漏掉任何 谱线。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限 制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本 案的专利范围中。