润滑油的水分检测

润滑油在使用的过程中，会因为种种原因混入水分， 使油液理化性能发生变化，影响整个系统的正常工作， 且极易生成稳定的乳化液、加速油的氧化过程和降低油润 滑性，是仅次于固体颗粒物的一种污染。因而有效地检 测油中的含水量，及时采取合理的治理措施一直是工业用 油的研究热点之一。通常对油中水分的检测采用离线检 测和水分传感器、红外光谱等在线检测的方法，这些方 法对油中水分的检测取得了一定的效果，但同时存在检测 仪器结构复杂、操作不便等，使其广泛应用受到一些限制。

润滑油在设备的运行过程中，由于某一开关元件工作状 态的改变，使油液流速发生急剧变化而引起油液振动的现象，属于非恒定流问题，油液在系统本体激振源作用下会 产生峰值较高的谐振信号，是一个典型的调幅包络信号。如 果油中含有一定含量的水分，则油水混合液产生的谐振信号 与纯油液产生的谐振信号有所区别，因而利用安装在油液管 路中的高精度压力传感器采集此谐振信号，经过分析就可获 取油中水分的含量。但压力传感器采集到谐振信号包含各 种能量较高的系统本体振动的各次谐波和其他干扰噪声，信 号的信噪比低，特别是油中水分含量较少时，油水混合液产 生的谐振信号十分微弱，因此找到有效的提取油中水分含量 的谐振信号特征是本文的关键之处。

传统上对此类信号进 行分析的方法是包络解调技术，而此技术在作频谱分析时往 往采用快速傅里叶变换( fast Fourier transformation，FFT) 方 法，FFT 方法是用频率不同的各复正弦分量的叠加来拟合线 性平稳信号，而对非平稳信号在时间轴上的任何突变，其频 谱将散布在整个频率轴上。对非平稳信号的处理需要进行 时频分析，如小波变换通过一种可伸缩和平移的小波对信号 变换，从而达到时频局域化分析的目的。但这种变换实际上 没有完全摆脱傅里叶变换的局限，它是一种窗口可调的傅里叶变换，其窗内的信号必须是平稳的。另外，小波变换是非 适应性的，小波基一旦选定，在整个信号分析过程中就只能 使用这一个小波基了。HHT ( Hilbert-Huang transform) 技术 是1998 年由 NASA 的 Narden E Huang 等人提出的新的信号 处理方法。

该方法适用于非线性非平稳的信号分析，被认为 是近年来对以傅里叶变换为基础的线性和稳态谱分析的一 个重大突破口，目前 HHT 技术已用于结构测试、图像处理和生物医学等领域的研究，并取得了较好的结果。 因此本文拟利用 HHT 对油中水分含量的调幅信号进行解调，获取 HHT 包络谱，将油中水分含量的信息从复杂的谐振信号中提取出来，并且根据解调结果判断油中水分含量的数 值，为油中水分含量的检测提供一种新的方法。