МИНИАТЮРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
MINIATURE DEVICE FOR RAPID ASSESSMENT OF MOTOR OILS

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа моторных масел, в частности для определения содержания газов, паров в равновесной газовой фазе над малым объемом образца во внелабораторных условиях в режиме «на месте».
В настоящее время рынок анализаторов и детекторов состояния масел представлен различными по природе функционирования и эксплуатационным характеристикам системами. Принципиально они делятся на системы непрерывного и периодического действия. Системы непрерывного действия малогабаритны, но, как правило, высокоселективны к отдельным газам, а газоанализаторы имеют ограничения по группе определяемых компонентов воздуха, шкала их часто отградуирована в единицах концентраций одного газа, для их устойчивого функционирования необходимы определенные исходные условия (по чистоте или влажности воздуха, нахождения в пространстве или источника питания и т.п.).
Техническая задача изобретения заключается в разработке миниатюрного устройства для экспресс-оценки состояния моторных масел, позволяющего контролировать их состояние, совместить некоторые характеристики датчиков и анализаторов, таких как: минимальные размеры, экспрессность получения информации, автономность питания, легкое управление и надежное детектирование легколетучих соединений и уровень их содержания, свидетельствующие о степени отработки, возможность измерения в полевых условиях без дополнительных специальных устройств и оборудования в режиме «на месте», длительное сохранение эксплуатационных характеристик.
Для решения технической задачи изобретения предложено миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел, состоящее из блока детектирования, блока питания и одноразовой или многоразовой емкости для пробы масла, герметично соединяющейся с помощью резьбы с блоком детектирования, который состоит из чувствительного измерительного элемента (пьезосенсора) на основе пьезорезонатора с пленкой покрытия, селективного к летучим веществам-маркерам состояния, миниатюрной схемы возбуждения, расположенной внутри блока детектирования под панелью с пьезосенсором, регистратора с микропроцессором для регистрации сигнала пьезосенсора с тремя цветовыми индикаторами, срабатывание которых определяется скоростью изменения сигнала пьезосенсора в парах масла и зависит от степени его отработки, причем блок детектирования соединен с блоком питания с возможностью автономного питания от встроенного в блок питания элемента или питания от сети, на одной из боковых поверхностей блока питания размещены кнопка включения и индикатор питания, в его нижней части расположены выходы для зарядного устройства и шины для соединения с регистратором.
Технический результат изобретения заключается в мобильности и компактности миниатюрного устройства для экспресс-оценки состояния моторных масел с минимальными размерами при сохранении всех рабочих функций, а именно генерация колебаний пьезосенсора, автономное или внешнее питание, регистрация информации и принятия решения о качестве пробы, за счет применения миниатюрной микросхемы и программируемого микропроцессора, возможности применения компактных источников питания с резервом времени или применения внешнего источника питания; в экспрессном получении результатов о присутствии и содержании в равновесной газовой фазе над пробой масла летучих веществ-маркеров состояния, содержание которых коррелирует со степенью отработки моторных масел, в том числе во внелабораторных условиях без пробоподготовки (анализ пробы в режиме «на месте»); в легком управлении, возможности длительной эксплуатации и быстрой замене измерительного элемента при отработке; в длительном сохранении эксплуатационных характеристик за счет дискретного режима измерения и прекращения нагрузки пьезосенсора путем перемещения его в сухую миниатюрную емкость с силикагелем или другим сорбентом после определенного малого времени контакта с анализируемой средой.
На фиг. 1 представлено миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел: а) в разборном виде; б) в собранном виде, на фиг. 2 - общий вид миниатюрного устройства для экспресс-оценки состояния моторных масел при срабатывании цветового детектора при различном состоянии масла: а) «норма», б) «средний уровень отработки», в) «следует заменить».
Миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел (фиг. 1-2) состоит из блока детектирования 1, блока питания 2 и одноразовой или многоразовой емкости для пробы масла 3, герметично соединяющейся с помощью резьбы 4 с блоком детектирования 1, который состоит из чувствительного измерительного элемента 5 (пьезосенсора) на основе пьезорезонатора с пленкой покрытия 6, селективного к летучим веществам-маркерам состояния, миниатюрной схемы возбуждения, расположенной внутри блока детектирования 1 под панелью с пьезосенсором 5, регистратора с микропроцессором для регистрации сигнала пьезосенсора с тремя цветовыми индикаторами 7, срабатывание которых определяется скоростью изменения сигнала пьезосенсора в парах масла и зависит от степени его отработки, причем блок детектирования 1 соединен с блоком питания 2 с возможностью автономного питания от встроенного в блок питания элемента или питания от сети, на одной из боковых поверхностей блока питания размещены кнопка включения 8 и индикатор питания 9, в его нижней части расположены выходы для зарядного устройства и шины 10 для соединения с регистратором, в одноразовую или многоразовую емкость 3 наливают образец масла до метки и герметично соединяют с помощью резьбы 4 с блоком детектирования 1 таким образом, чтобы закрепленный в нем чувствительный измерительный элемент 5 (пьезосенсор) на основе пьезорезонатора с пленкой покрытия 6, селективного к летучим веществам-маркерам состояния, содержание которых коррелирует со степенью отработки моторных масел, находился внутри емкости 3, регистрируют изменение сигнала пьезосенсора по трем цветовым индикаторам 7, срабатывание которых определяется скоростью изменения сигнала пьезосенсора в парах масла и зависит от степени его отработки: зеленый - «норма», желтый - «средний уровень отработки», красный - «следует заменить», при этом время анализа не превышает 1-2 минут, для восстанавления и хранения пьезосенсор помещают в миниатюрную емкость 11 с помещенным на дно сорбентом 12.
Миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел работает следующим образом.
Блок питания 2 с помощью шины 10 соединяют с миниатюрной схемой возбуждения, микропроцессором и, возбуждающего колебания, чувствительным элементом - пьезосенсором 5 на основе пьезорезонатора с пленкой покрытия 6, селективного к летучим веществам-маркерам состояния, содержание которых коррелирует со степенью отработки моторных масел, включают питание автономное или от сети с помощью кнопки включения 8, при этом загорается индикатор 9. Цветовые индикаторы 7 при этом не загораются. Для тестирования и оценки состояния масла в одноразовую или многоразовую емкость 3 наливают масло до метки. Осторожно снимают (выкручивают) с регистратора миниатюрную емкость 11 с помещенным на дно сорбентом 12, в которой хранится измерительный элемент и восстанавливается состояние чувствительной селективной пленки 6. Вкручивают с помощью резьбы 4 в блок детектирования 1 емкость с маслом 3. Наблюдают за световыми индикаторами 7 на корпусе регистратора.
Легколетучие вещества-маркеры из масла самопроизвольно диффундируют к поверхности пленочного покрытия, взаимодействуют с ним определенное время, которое зависит от особенностей реакции между парами, определяемыми их природой и концентрацией, и пленочным покрытием 6, при этом скорость изменения частоты колебаний пьезосенсора зависит от концентрации легколетучих веществ-маркеров отработки масла. В течение 15 с срабатывает один из световых индикаторов 7, определяющий состояние масла: зеленый - «норма» (фиг. 2 - а), желтый - «средний уровень отработки» (фиг. 2 - б), красный - «следует заменить» (фиг. 2 - в). На пленочном покрытии протекает обратимая реакция, и для повторного применения пьезосенсор регенерируют в миниатюрной емкости 11 с сорбентом 12.
Предложенное миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел позволяет:
1) увеличить мобильность и компактность миниатюрного устройства для экспресс-оценки состояния моторных масел с минимальными размерами при сохранении всех рабочих функций (генерация колебаний пьезосенсора, автономное или внешнее питание, регистрация информации и принятия решения о качестве пробы), за счет применения миниатюрной микросхемы и программируемого микропроцессора, возможности применения компактных источников питания с резервом времени или применения внешнего источника питания;
2) экспрессно получать информацию о присутствии и содержании в равновесной газовой фазе над пробой масла, в том числе во внелабораторных условиях без пробоподготовки (анализ пробы в режиме «на месте») информации о легколетучих веществах-маркерах состояния масла;
3) упростить управление и измерение концентрации газов в режиме «на месте»;
4) долго сохранять эксплуатационные характеристики за счет дискретного режима измерения и прекращения нагрузки пьезосенсора путем перемещения его в сухую миниатюрную емкость с силикагелем или другим сорбентом после определенного малого времени контакта с анализируемой средой;
5) расширить аналитические возможности миниатюрного анализатора, в том числе за счет исключения градуировки устройства в единицах концентрации одного газа, преобразования микропроцессором сигналов пьезосенсора в отклик и последующим его отражении в виде цветового сигнала;
6) возможность длительной эксплуатации и быстрой замене измерительного элемента при отработке.