实验测量系统包括紫外汞氙灯光源、透镜、滤光片、GaN基紫外光传感器(探头)、测试单元、信号采集放大和数据处理器。数据处理器包括APD转换、数据存储和LED显示。光源通过透镜聚光,发出波长范围在300370nm的紫外光,经过滤光片后主要能量集中在313nm.在制冷循环系统的毛细管液态通路中加入一测试单元,该单元是用黄铜加工制成的特殊双面透紫外光的视液镜。透过冷媒的光路长度为10mm.紫外光传感器位于液镜一端,紫外光从液镜另一端射入。为了减小系统误差,系统采用5000W稳压电源,同时对氙灯光源采用专门设计的具有深度负反馈、高稳流作用和自启动功能的氙灯二级稳压电源电路。为了能与标准测量循环制冷剂中的含油量方法进行比较,在毛细管的入口前安装一个取样管,取样管的前后各安装一个截止阀和电磁阀。压缩机机壳底部焊接排油管,以根据需要将系统中的多余的润滑油排走。实验中通过定量加氟器添加定量的制冷剂,使制冷系统中制冷剂的量限制在2.5kg.润滑油通过压缩机吸入阀递增加入。给出了在压缩机未开启时,等光路长度(30cm)条件下紫外光传感器对紫外光源的响应情况。GaN基传感器是高速响应器件,响应值在2min左右趋于稳定。
相同条件下,五次测量结果的曲线非常接近,说明传感器响应非常稳定,重复性好。在润滑油质量分数一定的情况下,不同压缩机转速导致传感器测量结果不同。显示了压缩机转速不同引起的传感器测量值的差异。因为转速的改变引起毛细管中液体流速的变化,有理论证明,当毛细管出口和入口条件一定时,制冷剂以及制冷剂P油混合物的流量与油质量分数存在近线性关系,这说明测量数据中包含了流速信息。在压缩机转速一定时,油质量分数也即等效为油循环率,而当质量分数一定的情况下,通过紫外光吸收也可进行液体流速的测量。利用紫外光吸收法实时测量制冷剂中润滑油质量分数的方法,并把该方法与标准方法做了比较。紫外光吸收方法经过标定以后,准确度可以达到0.1%.这说明利用紫外光吸收实时测量制冷系统中的润滑油的质量分数的方法是可行的,准确度可以达到预警和科研要求。研究还发现测试结果受压缩机转速的影响。由于采用了体积小,敏感度高的GaN基紫外光传感器,因此简化了测试系统,降低了成本,这为进一步开发可推广的便携式润滑油质量分数测试仪创造了条件。