[發(fā)明專利]一種滑油金屬X射線熒光探測與光譜預(yù)處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610113392.1
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105758882B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章煒;段連飛;張玉鈞;趙南京;甘婷婷;鄭靖;范智;殷高方;何盈
• 申請（專利權(quán)）人: 章煒
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 合肥鼎途知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)34122
• 代理人: 胡濱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種滑油金屬X射線熒光探測與光譜預(yù)處理方法，能夠根據(jù)測量光譜的背景基線特征，采用基于多尺度分解的背景基線自適應(yīng)校正，根據(jù)測量要求，靈活調(diào)整測量光路的氣體環(huán)境，實現(xiàn)對低能譜區(qū)域輕金屬元素的準(zhǔn)確測量。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機磨損過程中，所產(chǎn)生的金屬磨損碎屑，易對航空發(fā)動機造成一定程度的損傷。目前，航空發(fā)動機滑油磨損金屬檢測主要通過現(xiàn)場采樣，并對試樣進行預(yù)處理，之后再利用測量儀器進行檢測。現(xiàn)有常用的滑油金屬檢測方法有原子吸收法、等離子體發(fā)射光譜法、化學(xué)滴定法和比色法，以及 X射線熒光光譜(簡稱為XRFS)解析技術(shù)。

EDXRFS(能量色散型X射線熒光)光譜探測是獲取航空發(fā)動機滑油金屬特征的前提和基礎(chǔ)。滑油金屬EDXRFS探測主要依據(jù)激發(fā)與探測特性，現(xiàn)有常用的滑油金屬檢測方法(包括XRFS直接檢測方法)需對滑油試樣進行預(yù)先處理，其存在以下缺點：

(1)激發(fā)源采用放射性核素源，核素源確定后其原級射線的激發(fā)能量也就確定，無法根據(jù)測量元素種類等需要靈活確定激發(fā)參數(shù)；

(2)波長色散型光譜儀采用分光晶體進行光譜區(qū)分，該設(shè)計直接影響了探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體積；

(3)受空氣中氧氣等影響，滑油中所含輕質(zhì)金屬的激發(fā)譜線易被吸收，不易被探測；

(4)常用的檢測方法需要對滑油試樣進行過濾、干燥等預(yù)處理，鐵譜等探測儀器僅能分析鐵等部分金屬組分。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種滑油金屬X射線熒光探測與光譜預(yù)處理方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種滑油金屬X射線熒光探測與光譜預(yù)處理方法，包括以下步驟：

(1)確定最大激發(fā)電壓:根據(jù)原級X射線光譜短波限與X射線光管內(nèi)電子加速電壓U之間的關(guān)系，依據(jù)所分析金屬的最小波長λ₀，通過式①確定用于激發(fā)滑油金屬的最大電壓；

U＝1.23984/λ₀(nm) ①

(1.1)選擇厚度為2～10密耳的Al、Cu、Mo材質(zhì)的原級濾波片；

(1.2)根據(jù)探測金屬X射線熒光的脈沖計數(shù)，分析其脈沖堆積效應(yīng)大小，進而確定X射線管的激發(fā)電流；

(2)進行滑油金屬X射線熒光光譜探測；

(3)根據(jù)滑油EDXRFS探測對象的不同，依據(jù)預(yù)設(shè)的吹入氣體的流量、流速參數(shù)，在測量過程中，在EDXRFS測量光路上吹入氦氣；

(4)根據(jù)噪聲與特征譜線高斯特征峰在時頻分解中的特征，通過自適應(yīng)閾值因子，根據(jù)式③移除特征峰上疊加的噪聲：

其中，

λ為固定閾值，依據(jù)分解節(jié)點系數(shù)長度，由式④確定；

σ為噪聲方差，N為不同尺度節(jié)點分解系數(shù)的長度,w_j,k為EDXRFS小波分解系數(shù)，為經(jīng)閾值處理之后的EDXRFS小波分解系數(shù)。

進一步的，滑油金屬X射線熒光光譜探測的實施步驟為：

(2.1)根據(jù)測量要求，分別在4.8-19.2μs區(qū)間內(nèi)設(shè)計脈沖整型時間，在4.8-9.6μs區(qū)間內(nèi)設(shè)置脈沖峰值時間；

(2.2)確定脈沖信號記錄時間，依據(jù)被測試樣檢測限的要求，將記錄時間設(shè)置為1-2分鐘；

(2.3)設(shè)計快速閾值，根據(jù)脈沖信號的有效計數(shù)及死時間大小要求，將快速閾值設(shè)置在10左右的范圍；

(2.4)根據(jù)記錄光譜的有效展寬及測量精度要求，確定記錄通道寬度；

(2.5)利用標(biāo)準(zhǔn)金屬件，采用步驟(2.1)-(2.4)所設(shè)計的探測參數(shù)，分別選取兩種金屬元素的特征譜線各一條，根據(jù)實際測量譜線能譜位置與理論能譜值之間關(guān)系，用Y＝AX+B建立方程組，確定線性校準(zhǔn)系數(shù)；其中，A、 B為線性校準(zhǔn)系數(shù)，X表示記錄通道位置，Y表示對應(yīng)金屬元素的譜線能譜值。

有益效果：本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1.能夠根據(jù)測量要求，在EDXRFS測量光路上吹入氦氣，靈活調(diào)整測量光路的氣體環(huán)境，實現(xiàn)對低能譜區(qū)域輕金屬元素的準(zhǔn)確測量。

2.能夠根據(jù)測量光譜的背景基線特征，采用基于多尺度分解的背景基線自適應(yīng)校正，滿足了航空發(fā)動機滑油金屬直接測量的要求。

附圖說明

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1為本發(fā)明各步驟的邏輯關(guān)系框圖，

圖2為本發(fā)明方法的工作流程圖，

圖3為不同激發(fā)電壓條件下的Cd探測光譜圖，