曲轴箱油雾探测器的设计与研究

论文摘要

船舶柴油机是船舶运行的动力源，保证柴油机的正常运转至关重要。柴油机里过高的油雾浓度在高温环境下会导致柴油机曲轴箱爆炸，不仅造成经济损失，而且还会造成人身伤害。因此，柴油机油雾浓度报警是保障柴油机安全的一个重要指标。本文根据国外柴油机油雾浓度探测器的发展趋势，提出了一种基于光散射法的油雾浓度探测器的设计方案，并做了相应的研究工作，完成了光电信号采集及控制部分软、硬件设计，并进行功能性实验验证。本论文主要完成以下工作：论述课题的背景及研究意义，阐述了油雾浓度测量的主要技术方法，着重讲述了基于光散射法的油雾探测器的国内外发展现状；对光散射理论进行了详细的论述。重点对Mie散射的物理意义和参数求解进行了数值分析，给出了Mie散射理论的基本公式，确立以Mie散射来作为检测曲轴箱油雾浓度的理论基础；完成油雾浓度探测器的光电信号采集及软硬件设计，并对环境温度对油雾探测器的影响设计了温度补偿装置、设计了传感器的样机，保证了传感器在高温环境下的正常工作。在完成设计之后做了相关的功能性试验方案设计，实验结果达到了预期的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文课题的背景及研究的意义
• 1.2 曲轴箱油雾探测器的基本概念及关键技术
• 1.3 当前油雾测量的主要技术方法
• 1.4 曲轴箱油雾探测器的国内外发展现状
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 光散射理论概述
• 2.1 光散射法
• 2.1.1 角散射法
• 2.1.2 全散射法
• 2.1.3 衍射法
• 2.1.4 偏振光散射法
• 2.1.5 动态光散射法
• 2.2 Mie 散射理论
• 2.2.1 散射常用的物理量
• 2.2.2 Mie 散射基本公式及物理意义
• 2.2.3 Mie 散射有关物理量的理论计算
• 2.2.4 Mie 散射的两种特殊情况
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于 Mie 散射油雾浓度测量系统的研制
• 3.1 测量原理及功能要求
• 3.1.1 测量原理
• 3.1.2 油雾浓度安全级别
• 3.1.3 功能要求
• 3.2 系统的总体设计
• 3.2.1 系统的光路设计
• 3.2.2 系统的机械结构设计
• 3.2.3 系统的电路设计
• 3.2.4 软件设计
• 3.3 小结
• 第4章 基于 Mie 散射油雾探测器电路仿真与样机实验
• 4.1 光源驱动模块的仿真
• 4.2 温度补偿模块电路仿真
• 4.3 滤波电路仿真
• 4.4 样机整体功能实验
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢