国内外油料光谱仪应用及发展趋势研究

郑翔等：国内垮油料光谱议应穗及发展趋势研究
兰圆不同位置处，由分布在聚焦曲面对应位置处光电倍增管输出电信号的强弱就可以得出对应元素的含量。

２目前国内外的研究及使用现状
使用油液监测技术作为预防性维修和设备诊断的手段，起源于２０世纪４０年代初。

有关资料最早的记载是１９４１年，美国西部铁路公司率先开始探讨使用原子发射光谱仪，通过分析内燃机用油中金属元素浓度的变化，判断柴油机磨损发生的过程和工作状态及导致发动机产生故障的原因，对预报发动机零件失效起了重要的作用。

２０世纪８０年代以来，随着对系统油液污染和摩擦学的深入研究，油液监控技术的开发和应用研究１３趋活跃。

美国Ｓｐｅｃｔｒｏ公司在上世纪８０年推出移动式的油料光谱仪，美军方迅速将其用于海湾战争，对飞机坦克等进行现场检测。

美军的航母上平时都装备有油料光谱仪，对机械设备不断监测，确保了这些装备的安全和战斗力，取得了很好的效果。

美国贝尔德公司（Ｂａｉｒｄ）则推出轻便式ＭＯＡ原子发射光谱仪，用于分析油液中金属元素含量，监测机械设备运行状态。

在国外，基于油液监控的故障诊断技术已经普及到航空、航天、铁路运输和国防等各个领域。

六十年代中期以前，大型光谱仪器的研制开发及商品化生产在我国是一个空白。

１９６８年１２月，中国工业主管部门决策在北京建立一个光谱仪器定点专业生产厂一北京第二光学仪器厂。

先后使１米平面光栅光谱仪和原子吸收分光光度计成为商品化的产品。

六十年代末到七十年代末是我国原子吸收光谱仪（ＡＡＳ）的发展期，这一时期国际光谱仪器发展的特征是迅速商品化和产业化、规模化。

在此期间，国产仪器与同期的进口仪器在主要技术指标及功能上相比较，虽有差距，但并不很悬殊。

但是，由于我们的工业基础相对落后，后期研发投入不够，使得我国的光谱仪的研发生产面临极大的危机。

３油料光谱仪的发展趋势及我国光谱仪器的发展出路近几十年来，在激光技术、电子技术、信息处理技术、计算机技术及新型元件的推动下，光谱仪器有了很大的进展。

特别是微处理技术的应用，使光谱仪向高精度、高分辨率、高效益、快速、多功能、自动检测和人工智能化方向发展。

这也是油料光谱仪发展的重要趋势。

实现油液检测光谱分析可以采用原子发射光谱技术和原子吸收光谱技术。

原子吸收光谱技术原理是利用从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

具有分析灵敏度高、结果准确可靠等优点，在微量及痕量元素分析中得到快速发展。

但由于存在油样预处理繁琐、费时，且每分析一种元素需更换相应的元素灯等缺点，致使操作麻烦、分析速度慢，不适宜于快速、实时的油液分析，所以难以在大型机械设备快速诊断监测方面得到普遍使用。

２０世纪７０年代发展起来的电感耦合等离子体（ＩＣＰ）发射光谱分析技术经过近几十年来的技术改进和参数优化，具备了快速地同时或顺序测定多元素的能力、测量灵敏度高、基体效应较低，较易建立分析方法、标准曲线具有较宽的线性动态范围、具有ｐｐｂ级的高精度和重复性好等优点。

因而在目前原子发射光谱分析中占据主导地位。

与此同时，ＩＣＰ光谱技术因其工作过程中氩气消耗量大、通过气动雾化器的雾化效率低，检出限对某些元素分析仍显不足等久攻不克的弱点也难以在现场缺乏氩气的场合得到应用，如装配在大型船舶上对机械设备的监测。

在这种情况下，不需要氩气和预处理的交流电弧光源的光谱仪，成为油料监测的首选。

具有较好的稳定性、重现性、检出限较好，具有快速、准确、多元素同时分析的能力，由于工作过程中不需要辅助气体和预处理，所以分析成本低，速度很快，在一分钟之内就可完成几十种元素的测量。

尽管由于激发温度只能达到３０００＂（２，大颗粒不能完全融化，测量误差较大，精度只在ｐｐｍ级，但由于其简洁快速无需辅助气体和预处理，能反应出机器磨损的趋势和变化规律等特点，因而在油液监测中得到了广泛应用。

光谱和铁谱的联合使用则能大大提高诊断的正确率。

圈３
目前，国内油料光谱仪的成品开发还是一片空白，我国油料光谱仪长期依赖于美国进１２１，每年的进口量约１００台，费用１００１１万美元左右，广泛应用在对飞机，坦克，船舶的机械设备的监测诊断。

技术上长期依赖美国，这对我国的国防和经济建设极为不利，因此油料光谱仪器开发成为关乎我国国防安全和国民经济建设的当务之急，也有广阔的市场前景。

油料光谱仪的研制是一个集光、机、电、软件一体化的工程。

油料光谱仪对光谱分辨率、分析精度、检出限、重复性等要求高。

国内光栅的制造水平及机械精加工水平成为制约其发展的重要因素，需要投入大量的人力物
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