ES2255476T3 - Control de la condicion del fluido con una configuracion de electrodo en espiral. - Google Patents

Control de la condicion del fluido con una configuracion de electrodo en espiral.

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ES2255476T3
ES2255476T3 ES00123297T ES00123297T ES2255476T3 ES 2255476 T3 ES2255476 T3 ES 2255476T3 ES 00123297 T ES00123297 T ES 00123297T ES 00123297 T ES00123297 T ES 00123297T ES 2255476 T3 ES2255476 T3 ES 2255476T3
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Paul Gregory Rops
Robert Alexander Bauer
Martin A. Seitz
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Abstract

Conjunto de sonda de sensor (106) para controlar la condición de un fluido a través de un orificio (106) en una vasija (108) comprendiendo: (a)una estructura base para montar como un cierre en dicho orificio en la vasija e incluyendo medios (112) operables para efectuar un cierre hermético alrededor de dicho orificio; (b)una estructura de soporte (104) que se extiende desde la estructura base para la inmersión en el fluido de la vasija; (c)un par de conductores globalmente paralelos separados (114, 116) dispuestos en una disposición en espiral en dicha estructura de soporte e incluyendo medios de cable (118, 120) que se extienden a través de dicha estructura base para efectuar la conexión eléctrica a dichos conductores externamente a dicha vasija, en el que cada uno de dicho par de conductores está eléctricamente conectado a uno de dichos medios de cable; (d)un sensor de temperatura (502) incluyendo un circuito para generar una temperatura del fluido (TF); y (e)medios de circuito (500) operables al conectarlos a una fuente de energía para: (i)excitar uno de dichos conductores secuencialmente con una tensión de alta frecuencia hertziana (H) para medir el efecto de la impedancia del volumen del fluido y una tensión de baja frecuencia de fracciones de hertzios (L) para medir el efecto de la impedancia de la superficie del electrodo; (ii) medir la corriente (IH; IL) en dicho par de electrodos a las frecuencias alta y baja y calcular la diferencia de la impedancia (DeltaZ) a partir de las corrientes medidas; (iii) encontrar la condición del fluido a partir de una tabla de consulta de los valores de la diferencia de la impedancia (DeltaZ) como una función de la temperatura (TF) para diversas condiciones conocidas del fluido.

Description

Control de la condición del fluido con una configuración de electrodo en espiral.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere al control en tiempo real de la condición de un fluido en una vasija, como por ejemplo, el aceite en el cárter de un motor de combustión interna o una transmisión de potencia. Un ejemplo de un dispositivo de este tipo es aquel representado y descrito en la patente americana US Nº 6,278,281 de Robert A. Bauer y otros, "Control de la condición del fluido", presentada el 23 de diciembre de 1998, publicada el 21 de agosto de 2001 y cedida al titular de la presente invención. La patente anteriormente mencionada de Bauer y otros describe el control de la condición del fluido con una sonda provista de electrodos paralelos separados preferiblemente en forma de placas paralelas y que excitan la sonda secuencialmente a una primera tensión de frecuencia sub-hertziana y a una segunda tensión de frecuencia hertziana y que mide la diferencia de la magnitud en la corriente en las excitaciones primera y segunda. La diferencia en la corriente medida se compara entonces con los valores almacenados en una tabla de consulta de valores de la diferencia en la corriente para condiciones conocidas del fluido; y la condición del fluido se determina entonces en tiempo real. Un microordenador emite entonces una señal de salida si la condición medida del fluido está a un umbral previamente designado, como por ejemplo uno no adecuado para una utilización adicional.
La sonda de placas paralelas de la patente anteriormente mencionada de Bauer y otros, aunque globalmente útil, se ha encontrado algún inconveniente y dificultad en la instalación en ciertas vasijas cerradas de fluidos como por ejemplo los cárteres de aceite del motor y alojamientos de transmisiones de potencia puesto que la sonda debe tener un área de la superficie del electrodo suficiente, ser resistente, fiablemente cerrada herméticamente para evitar pérdidas de fluidos y ser capaz de soportar las elevadas temperaturas del lubricante del motor y de la transmisión de potencia. La sonda del tipo de placas paralelas anteriormente mencionada se ha encontrado que es imposiblemente grande en las aplicaciones de control del lubricante del motor y de la transmisión puesto que el área de la superficie requerida de las placas de los electrodos determina el tamaño mínimo; y esto resulta en el requisito de un orificio o abertura imposiblemente grande para la inserción en un cárter del motor o carcasa de la transmisión.
Simon S. Wan y Han-Sheng Lee en un artículo titulado "La aplicación de la técnica de la impedancia de la corriente alterna para detectar la contaminación de glicol en un aceite de motor" publicada en Sensores y accionamientos B 40 (1997) 193-197, describen un micro dispositivo con electrodos de molibdeno interdigitados depositados en pastillas de silicio para medir el espectro de la impedancia de la corriente alterna de un aceite de motor que se va a comprobar. Por las razones explicadas en este documento sólo se utilizó la resistencia del volumen de la capa como un parámetro para determinar la cantidad de la contaminación de glicol en el aceite. El documento US-A-4,757,252 describe un sistema de sonda para medir la condición o un nivel de materiales en una vasija comprendiendo, en una realización, una sonda alargada provista de un electrodo de sonda, un electrodo de masa y un primer y un segundo electrodo de protección. El electrodo de masa y los electrodos de protección primero y segundo son helicoidales en configuración de forma que se extienden longitudinalmente a lo largo de la sonda de modo que el electrodo de la sonda está separado del electrodo de masa. La sonda es parte de un circuito que incluye un oscilador de frecuencia fija adaptado para proporcionar una señal de radiofrecuencia para medir los cambios en la capacitancia o susceptancia como una función de la condición de los materiales dentro de dicha vasija. El documento DE-A 37 060 48 describe una sonda para medir el nivel de combustible en un depósito de combustible. La sonda está provista con por lo menos dos electrodos que sobresalen en forma de espiral desde un soporte flexible. Finalmente, el documento US-A4, 410,885 describe un procedimiento y un aparato de detección de un fluido conductor para detectar la presencia de un fluido conductor como por ejemplo agua en la cubeta de aceite de un motor de combustión interna. Una sonda de sensor conectada a un suministro de potencia y que comprende un elemento de electrodo interior y exterior está colocada dentro de la cubeta de aceite. Cuando el agua en el depósito de aceite cubre la punta del elemento de electrodo interior una corriente fluye desde el elemento de electrodo interior a través del agua tanto directamente a la cubeta de aceite como a través del elemento de electrodo exterior a la cubeta de aceite. El flujo de corriente activa inmediatamente una luz de alarma que avisa al conductor para que desconecte el motor o realice otra acción para remediarlo.
De acuerdo con ello, se desea proporcionar un conjunto de sonda para controlar la impedancia eléctrica de un fluido particularmente mediante la excitación a tensión relativamente baja de la sonda a frecuencias fraccionales o sub-hertzianas y el cual es suficientemente pequeño y reforzado para la inserción en un orificio de tamaño mínimo en la vasija del fluido y particularmente en el cárter del motor o carcasa de la transmisión.
Breve resumen de la invención
La presente invención como se define en la reivindicación independiente 1 proporciona una sonda para el control de la impedancia eléctrica de baja corriente de una tensión relativamente baja de la condición de un fluido en el que se utiliza una excitación de fracciones de hertzio de la sonda para medir la corriente de la sonda.
El conjunto de sonda de la presente invención tiene una configuración que permite que la sonda sea insertada a través de una abertura u orificio provisto de un tamaño mínimo y por tanto es particularmente adecuada para la instalación en el cárter del aceite de un motor o de la carcasa de la transmisión de potencia. La sonda de la presente invención emplea un par de electrodos en forma de hilo los cuales están enrollados en espiral sobre un soporte o núcleo para la inmersión a través de la abertura en la vasija y dentro del fluido que se va a controlar. Los extremos de los electrodos están fijados a cables los cuales se extienden a través de la estructura de soporte, preferiblemente en forma de un tapón roscado, el cual se inserta en el orificio de la vasija del fluido y se cierra herméticamente en su interior. En una realización, los hilos en espiral están enrollados en una configuración helicoidal separada. En una variación, el devanado en espiral tiene una zona de un primer paso uniforme otra zona está enrollada a un segundo paso uniforme de aproximadamente el doble de la separación del primer paso. En otra realización, el par de electrodos de hilo están enrollados juntos en una disposición paralela uniformemente separada a un paso uniforme deseado.
El conjunto de sonda de la presente invención por lo tanto permite su inserción en la pared de la vasija del fluido a través de un orificio de tamaño mínimo; y la fabricación y la instalación de la sonda se simplifican enormemente.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en alzado lateral de una realización de la invención.
La figura 2 es una vista desde arriba de la realización de la figura 1.
La figura 3 es una sección transversal de otra realización de la presente invención instalada en una vasija de fluido.
La figura 4 es una vista a mayor escala de una parte de la realización de la figura 1.
La figura 5 es una vista similar a la figura 4 de otra realización de la invención.
La figura 6 es una vista similar a la figura 4 de una realización adicional de la invención.
La figura 7 es diagrama eléctrico equivalente de la realización de la figura 1.
La figura 8 es un diagrama de bloques de un sistema que emplea la presente invención con una excitación de la sonda de baja tensión de frecuencia de fracciones hertzianas (baja) y de frecuencias hertzianas (alta).
La figura 9 es un diagrama de flujo del programa para el control del sistema de la figura 8.
La figura 10 es un gráfico de los valores de la impedancia trazados con una función de la frecuencia para la sonda enrollada en espiral de la figura 5 de la presente invención en un aceite sintético del motor; y
La figura 11 es un gráfico del cambio en porcentaje (%) a partir de un fluido sin contaminar como una función de la frecuencia de la tensión de excitación para una contaminación del refrigerante del motor del 1% de carburante (ATF - Aviation Turbine Fuel) medido con la sonda en espiral de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere al tema objeto de la patente anteriormente mencionada de Robert A. Bauer y otros "Control de la condición de un fluido". Con referencia a las figuras 1, 2 y 6, el conjunto de sonda de la presente invención está indicado globalmente en 10 e incluye un tapón o base indicada globalmente en 12 y provista de una parte de vástago roscado 14. El tapón 12 también preferiblemente tiene una parte de reborde que se extiende radialmente hacia fuera de diámetro agrandado 16 para facilitar la instalación y puede tener planos o una forma hexagonal; y el tapón también está provisto con una parte de soporte globalmente alargada 18 que se extiende axialmente desde la parte roscada 14. Con referencia a la figura 2, la parte de soporte 18 tiene una configuración acanalada o cruciforme en sección transversal en la realización de la figura 1, pero puede tener otras configuraciones tales como, por ejemplo, tubular la cual se describirá aquí más adelante.
Con referencia a la figura 6, el soporte 18 tiene enrollado en espiral sobre el mismo un par de electrodos de hilo indicados respectivamente por 20, 22 dispuestos en una disposición de espiral separada, preferiblemente helicoidal, provista de un paso indicado por el carácter de referencia P con los electrodos axialmente interdigitados en una disposición generalmente equidistante mediante la separación indicada por el carácter de referencia S, el cual es la mitad del paso P. La dimensión transversal del soporte 18 está indicada en la figura 6 por el carácter de referencia D. El grosor o diámetro del hilo de los electrodos 20, 22 está indicado la figura 6 por el carácter de referencia T. En la práctica actualmente preferida de la invención, el soporte está fabricado de un material provisto de una elevada resistencia eléctrica y una constante dieléctrica baja para hacer mínima la fuga en vista a la excitación de baja tensión de la sonda empleada en las técnicas de impedancia eléctrica tal como por ejemplo se describe en la patente anteriormente mencionada de Bauer y otros. En la práctica presente de la invención, el conjunto de sonda de la presente invención está pensado para controlar la condición del aceite sintético del motor como por ejemplo aquel designado por 5W-30 y comúnmente utilizado en los motores de vehículos de pasajeros o el fluido de la transmisión empleado en transmisiones de vehículos de carga ligeros o pesados o transmisiones automáticas de vehículos de pasajeros. Para una aplicación de un aceite del motor de un vehículo de pasajeros (PCMO - Passenger car motor oil) una sonda satisfactoria ha sido utilizada provista de las dimensiones establecidas en la tabla 1 siguiente.
TABLA 1
L = 1,5'' (38 mm)
D = 0,289'' (7,3 mm)
S = 0,010-0,050'' (0,25-1,27 mm)
P = 2S
T = 0,018 (0,46 mm)
\vskip1.000000\baselineskip
En la práctica presente de la invención una sonda provista de las dimensiones establecidas en la tabla 1 también ha sido empleada con resultados satisfactorios para una aplicación de aceite del motor de un vehículo de pasajeros a partir de mineral. Debe entenderse sin embargo que se pueden realizar modificaciones a las dimensiones anteriores para acomodar la dimensión transversal del soporte deseado. Si se emplea una dimensión D más pequeña, la longitud del devanado helicoidal para los hilos 20, 22 necesariamente se tendrá que incrementar para proporcionar la misma cantidad de superficie de electrodo para proporcionar la sensibilidad eléctrica deseada.
Si se desea, un termistor para la detección de la temperatura 24 está montado en el soporte 18 y cables separados están conectados al mismo y se extienden a través de agujeros 26 provistos en el tapón 12 como se indica mediante la línea de puntos de la figura 1.
Con referencia la figura 3, otra realización de la invención está indicada globalmente en 100 y emplea un tapón roscado indicado globalmente en 102 el cual tiene un soporte alargado 104 que se extiende desde el mismo el cual tiene una configuración tubular hueca como se representa en la figura 3. El tapón está ilustrado recibido en un taladro roscado 106 provisto en la pared de la vasija del fluido indicado con el número de referencia 108. El tapón 102 tiene un reborde de diámetro agrandado 110 el cual cierra herméticamente contra la superficie exterior de la carcasa 108 mediante un anillo tórico adecuado 112. Un par de electrodos de hilo 114, 116 helicoidalmente enrollados en el soporte 104 están representados en sección transversal. Se entenderá que el soporte 104 puede tener una configuración circular o poligonal en su periferia exterior en sección transversal (no representado) tomada a en ángulos rectos al eje de los hilos helicoidales enrollados 114, 116.
Un par de cables eléctricos 118, 120 están dispuestos en un ajuste adecuado roscado dentro del extremo rebordeado del tapón 102 y los cables están herméticamente cerrados en su interior mediante un material de encapsulado adecuado 122. Un extremo de cada uno de los cables 118, 120 se extiende dentro de taladro 124 del soporte 104 y los cables están respectivamente fijados a uno de los hilos del electrodo 114, 116 como se indica mediante las líneas de puntos en la figura 3.
Con referencia la figura 5, otra realización de la sonda está globalmente indicada en 200 y tiene un soporte o varilla 202 alrededor de la cual están envueltos o enrollados en disposición helicoidalmente separada dos hilos de electrodo 204, 206 y los cuales están enrollados en una distancia L_{1} a un paso P y una separación S, en donde S es preferiblemente la mitad de P. Los hilos continúan en una disposición en espiral en una longitud L_{2} a un paso incrementado el cual en la práctica actualmente preferida es aproximadamente 2P y tienen una separación de 2S. La disposición de espiral de paso dual de la realización 200 utiliza la zona del paso P y la separación S para la longitud L_{1} y etiquetada "zona de separación pequeña" en la figura 4 como una zona provista de una sensibilidad incrementada a la impedancia superficial en la interfaz del fluido y el electrodo; mientras que la zona provista de una separación 2S y un paso 2P para la longitud L_{2} y etiquetada "zona de separación grande" en la figura 4 tiene una sensibilidad incrementada para la impedancia del volumen del fluido. De ese modo, la disposición de la figura 4 proporciona un modo de incrementar la sensibilidad de la sonda a ambos fenómenos eléctrico y químico medidos por la corriente en la sonda. Se entenderá con referencia la figura 7 que la corriente es proporcional al cambio de la impedancia para una excitación a tensión constante y, por lo tanto, es el análogo eléctrico del cambio en la impedancia total Z_{AC}. Se entenderá que Z_{AC} es la suma de la impedancia debido al cambio en la resistencia y la reactancia capacitiva detectada por la sonda las cuales están afectadas por los cambios en la impedancia del volumen del flujo de corriente a través del fluido y la alternancia debida a los efectos superficiales del electrodo.
Con referencia a la figura 6, otra realización indicada globalmente en 300 tiene un soporte o varilla 302 el cual está fijado a una parte del tapón (no representado) pero el cual es similar al tapón 12 de la figura 1. La varilla 302 tiene enrollada a su alrededor un par de hilos de electrodo 304, 306 los cuales están dispuestos en una disposición helicoidal preferiblemente paralela separada con una separación paralela indicada por S y un paso indicado por P. La realización 300 tiene un paso diferente, en el que el paso P es mayor que 2S o el doble de la separación. Se entenderá que al incrementar el paso incrementará la longitud de la sonda para proporcionar la misma cantidad de
electrodos.
\newpage
De la práctica actualmente preferida de la invención del soporte 18, 104, 202, 302 está preferiblemente formado de un material provisto de una constante dialéctica baja (elevadas propiedades dialécticas), una alta resistencia del volumen y una alta resistencia superficial preferiblemente no inferior a 10^{12} Ohms-cm. En la práctica actualmente preferida las partes de la varilla están formadas de material de politetrafluoretileno (PTFE), pero se entenderá que también se pueden utilizar otros materiales, como por ejemplo, poli (sulfuro de fenileno) y cualquier otro material estable a temperaturas del aceite de lubricación de hasta aproximadamente 150ºC. En la práctica actualmente preferida de la invención, los hilos de electrodo están formados de acero inoxidable AISI tipo 303, pero se pueden utilizar otros materiales adecuados.
Con referencia a la figura 8, el sistema 500 se representa empleando la presente invención en el que el conjunto de sonda 10, 100, 200, 300 de la presente invención está sumergido en el fluido contenido en una vasija 501 provista de un termistor para la detección de la temperatura 502 dispuesto en la misma. El conjunto de sonda 10, 100, 200, 300 recibe una excitación de tensión constante a 1,0 V de tensión eficaz a lo largo de cable 504 secuencialmente a 0,04 hertzios y entonces a 1 hertzio desde una fuente de excitación 506. La sonda 10, 100, 200, 300 está conectada a través de su otro cable 508 a la entrada de un convertidor de corriente a tensión 510 el cual proporciona una salida a lo largo de la línea 512 a la entrada de un control 514 que incluye un microordenador. El microordenador en el interior del control 514 está conectado a un sensor de temperatura como por ejemplo un termistor 502 mediante cables 516, 518 y mide la temperatura del fluido en la vasija 501 detectando los cambios en la resistencia del termistor 502 de una manera muy conocida en la técnica. Aunque el termistor 502 está representado esquemáticamente montado separadamente en la figura 8 se entenderá que el termistor puede estar montado en la sonda 10, 100, 200, 300 de la manera representada en la figura 1. El control 514 tiene una salida conectada a lo largo de la línea 516 para activar una visualización de la condición 520 y proporcionar una salida a lo largo de la línea 522 conectada a una alarma del operario
524.
El control 514 recibe una entrada a lo largo de la línea 526 desde el arranque iniciado por el usuario 528, por ejemplo, un interruptor del sistema de encendido del motor; y el control 514 emite una señal de salida a lo largo de la línea 530 para activar la fuente de tensión 506.
Con referencia a la figura 9, se representa un diagrama de flujo para el funcionamiento del control 514 de la figura 8 en el que la sonda 10, 100, 200, 300 es excitada en el paso 400 a aproximadamente una tensión eficaz de un voltio secuencialmente a una frecuencia relativamente baja (L) de 0,04 hertzios y a una frecuencia relativamente alta (H) de 1-10 hertzios. El sistema procede al paso 402 y mide la amplitud de la corriente I_{0,04 \ Hz} y I_{1 \ Hz} y mide la temperatura del fluido T_{F}.
El sistema procede entonces a calcular la impedancia para cada una de las corrientes medidas I_{H}, I_{L} en el paso 404.
El sistema procede entonces al paso 406 y sustrae el valor de Z_{H} calculado en paso 404 del valor de Z_{L} calculado en el paso 404, para proporcionar la impedancia diferencial \DeltaZ.
El sistema procede entonces al paso 408 y entra entonces en una tabla de consulta que contiene los valores almacenados de \DeltaZ como una función de la temperatura T_{F} a diversas condiciones conocidas del fluido y encuentra la condición del fluido sobre la base de \DeltaZ, T_{F} a partir del paso 406 y T_{F} a partir del paso 402. El sistema procede entonces al paso 410 y hace una determinación de si la condición del fluido determinada en el paso 408 es inferior a un umbral crítico previamente determinado. Si la determinación en el paso 410 es afirmativa, el sistema vuelve al paso 400. Sin embargo, si la determinación en el paso 410 es negativa, el sistema procede a activar una alarma del operario en el paso 412 y visualiza la condición del fluido en el paso 414.
Con referencia a la figura 10, las medidas de la impedancia \DeltaZ (Ohms) para un aceite sintético 5W30 para el motor de un vehículo de pasajeros (PCMO - Passenger car motor oil) tomadas con la sonda en espiral de la invención de las figuras 1-4 son trazadas como una función de la frecuencia de la corriente de excitación para un aceite nuevo y viejo. A partir de la figura 10, se verá que la sonda en espiral produce un cambio significante y fácilmente detectable en la impedancia entre las frecuencias alta y baja y es por lo tanto un dispositivo útil para medir el cambio en la condición del aceite.
Con referencia a la figura 11, los valores del cambio de la impedancia \DeltaZ en porcentaje (%) se trazan como una función de la frecuencia de la corriente de excitación para las medidas tomadas con la sonda en espiral de la invención sumergida en un fluido comercialmente disponible de una transmisión automática contaminado con un uno por ciento (1%) de un anticongelante del motor que contiene glicol. A partir de la figura 11 se verá que a las frecuencias alta y baja empleadas en la presente invención, cerca del 100% del cambio en la impedancia reactiva Z_{i} ocurre entre las condiciones del fluido contaminado y sin contaminar, demostrando de ese modo la utilidad de la sonda en espiral en la detección de la contaminación del fluido de la transmisión.
La presente invención proporciona de ese modo una sonda única y novedosa configurada en espiral para medir en tiempo real la condición de un fluido que va a ser controlado mediante la medición de la baja impedancia eléctrica de una corriente de una tensión relativamente baja excitando la sonda a una tensión relativamente baja y a una corriente baja secuencialmente a corriente de una frecuencia de fracciones de hertzio (baja) y entonces a una corriente de una frecuencia de hertzios (alta).
La corriente se mide en ambas frecuencias alta y baja y se calculan las impedancias Z_{H}, Z_{L}. Esta diferencia en la impedancia \DeltaZ es entonces calculada a partir de Z_{H}, Z_{L}. A partir de una tabla de consulta de valores almacenados de \DeltaZ como una función de la temperatura a diversas condiciones del fluido, se encuentra entonces la condición del fluido para la \DeltaZ calculada y la temperatura medida. Si la condición determinada del fluido se encuentra que es inferior a un umbral previamente establecido o valor crítico, el sistema puede activar una alarma del operario y visualizar la condición determinada del fluido.
Aunque la invención ha sido descrita aquí con respecto a las realizaciones ilustradas, se entenderá que la invención puede ser modificada y variada y está limitada únicamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

1. Conjunto de sonda de sensor (106) para controlar la condición de un fluido a través de un orificio (106) en una vasija (108) comprendiendo:
(a) una estructura base para montar como un cierre en dicho orificio en la vasija e incluyendo medios (112) operables para efectuar un cierre hermético alrededor de dicho orificio;
(b) una estructura de soporte (104) que se extiende desde la estructura base para la inmersión en el fluido de la vasija;
(c) un par de conductores globalmente paralelos separados (114, 116) dispuestos en una disposición en espiral en dicha estructura de soporte e incluyendo medios de cable (118, 120) que se extienden a través de dicha estructura base para efectuar la conexión eléctrica a dichos conductores externamente a dicha vasija, en el que cada uno de dicho par de conductores está eléctricamente conectado a uno de dichos medios de cable;
(d) un sensor de temperatura (502) incluyendo un circuito para generar una temperatura del fluido (T_{F}); y
(e) medios de circuito (500) operables al conectarlos a una fuente de energía para:
(i)
excitar uno de dichos conductores secuencialmente con una tensión de alta frecuencia hertziana (H) para medir el efecto de la impedancia del volumen del fluido y una tensión de baja frecuencia de fracciones de hertzios (L) para medir el efecto de la impedancia de la superficie del electrodo;
(ii)
medir la corriente (I_{H}; I_{L}) en dicho par de electrodos a las frecuencias alta y baja y calcular la diferencia de la impedancia (\DeltaZ) a partir de las corrientes medidas;
(iii)
encontrar la condición del fluido a partir de una tabla de consulta de los valores de la diferencia de la impedancia (\DeltaZ) como una función de la temperatura (T_{F}) para diversas condiciones conocidas del fluido.
2. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dicha estructura de soporte tiene un par de conductores (114, 116) helicoidalmente enrollados sobre la misma en una disposición paralela globalmente equidistantes.
3. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dichos medios de circuito incluyen circuitos (506) para la excitación de un electrodo a una frecuencia baja de menos de un hertzio.
4. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 adicionalmente comprendiendo un termistor (24) dispuesto en dicha estructura de soporte (18) y en el que dicho por lo menos un cable está conectado a través de dicha estructura base a dicho termistor.
5. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dichos conductores (20, 22) están dispuestos en una disposición espiralmente interdigitada.
6. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dichos medios de circuito incluyen circuitos (506) para la excitación de uno de dichos electrodos a una frecuencia alta de por lo menos un hertzio.
7. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dicha estructura base comprende un tapón (102) provisto de una parte roscada con dicha estructura de soporte (104) extendiéndose desde el mismo y una parte de reborde de diámetro agrandado (110).
8. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 7 en el que dichos medios de cable (118, 120) se extienden externamente desde dicha parte de reborde de diámetro agrandado (110).
9. Conjunto de sonda de sensor definido en la reivindicación 1 en el que dicha estructura de soporte incluye superficies provistas de una constante dieléctrica relativamente baja que están en contacto con dichos conductores.
ES00123297T 1999-11-03 2000-10-27 Control de la condicion del fluido con una configuracion de electrodo en espiral. Expired - Lifetime ES2255476T3 (es)

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US09/432,971 US6380746B1 (en) 1999-11-03 1999-11-03 Monitoring fluid condition with a spiral electrode configuration
US432971 1999-11-03

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Publication Number Publication Date
ES2255476T3 true ES2255476T3 (es) 2006-07-01

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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6557396B2 (en) * 2001-05-04 2003-05-06 Delphi Technologies, Inc. Flexible circuit film engine oil sensor
AUPR692201A0 (en) * 2001-08-09 2001-08-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Online fluid contaminant detector
US6590402B2 (en) * 2001-10-02 2003-07-08 Delphi Technologies, Inc. Engine oil contamination sensor
EP1474676A4 (en) * 2001-12-20 2005-03-09 Prec Instr Corp ON-LINE OIL STATE SENSOR SYSTEM FOR ROTARY AND ALTERNATIVE MOTION MACHINES
US6771074B2 (en) 2002-01-31 2004-08-03 Eaton Corporation Probe assembly for a fluid condition monitor and method of making same
US7221389B2 (en) * 2002-02-15 2007-05-22 Avocent Corporation Automatic equalization of video signals
DE10208600A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-04 Mann & Hummel Filter Ölqualitätsmeßeinrichtung
US6911830B2 (en) * 2002-08-22 2005-06-28 Delphi Technologies, Inc. Diesel engine lubricating oil contaminant sensor method
US6861851B2 (en) * 2002-10-16 2005-03-01 The Lubrizol Corporation Method for on-line monitoring of quality and condition of non-aqueous fluids
US6850865B2 (en) * 2002-12-13 2005-02-01 Eaton Corporation Monitoring automatic transmission fluid condition in real time
US6922064B2 (en) * 2003-06-18 2005-07-26 General Motors Corporation Fluid quality test method based on impedance
US6839620B1 (en) 2003-07-22 2005-01-04 Eaton Corporation Detecting soot during real time operation in diesel engine lubricant
US6844745B1 (en) * 2003-09-15 2005-01-18 Eaton Corporation Method of determining the fluid condition of diesel engine lubricant during real time operation
US7043372B2 (en) * 2003-11-26 2006-05-09 Eaton Corporation Fluid condition monitoring using broad spectrum impedance spectroscopy
US7049831B2 (en) * 2004-02-16 2006-05-23 Eaton Corporation Fluid quality control using broad spectrum impedance spectroscopy
US7078910B2 (en) * 2004-03-04 2006-07-18 Eaton Corporation Fluid formulation evaluation and improvement utilizing broad spectrum impedance spectroscopy
AT501879B1 (de) * 2005-05-24 2007-05-15 Pustelnik Philipp Dipl Ing Adapteraufsatz für eine einrichtung zum anschliessen von rohrleitungen
US20080172187A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-17 Paradigm Sensors, Llc Impedance spectroscopy (is) methods and systems for characterizing fuel
DE102007039162A1 (de) * 2007-08-20 2009-02-26 Ident Technology Ag Elektrodenanordnung zur Generierung eines für die Präsenz eines Objektes innerhalb eines Observationsbereiches indikativen Signales
US8007655B2 (en) * 2007-07-24 2011-08-30 Georgia Tech Research Corporation Method and apparatus for measuring properties of weak electrolytic, organic fluids such as hydrocarbon-based fluids
US20090115434A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Hirthe Richard W Sample Cell for Hand-Held Impedance Spectroscopy Device
CN101324186B (zh) * 2008-07-04 2012-05-23 西安交通大学 一种油气水三相流相含率测量装置
GB201019567D0 (en) 2010-11-19 2010-12-29 Zenith Oilfield Technology Ltd High temperature downhole gauge system
CN102954987B (zh) * 2011-08-31 2016-04-13 太原师范学院 一种用于测定高压流体相态或相态变化的装置和方法
GB2495132B (en) * 2011-09-30 2016-06-15 Zenith Oilfield Tech Ltd Fluid determination in a well bore
GB2496863B (en) 2011-11-22 2017-12-27 Zenith Oilfield Tech Limited Distributed two dimensional fluid sensor
GB2511739B (en) 2013-03-11 2018-11-21 Zenith Oilfield Tech Limited Multi-component fluid determination in a well bore
US9982838B2 (en) * 2013-04-01 2018-05-29 Luneta, Llc Condition monitoring pod
EP3258224B1 (de) * 2016-06-13 2021-05-19 VEGA Grieshaber KG Abstandhalter zum halten eines abstandes zwischen einem stabförmigen innenleiter und einem aussenleiter einer füllstand-messsonde
KR102211117B1 (ko) * 2018-01-15 2021-02-03 코웨이 주식회사 전기 탈이온 필터
RU190698U1 (ru) * 2019-04-26 2019-07-09 Евгений Николаевич Коптяев Датчик уровня жидких сред с повышенной чувствительностью
CN111122619B (zh) * 2019-12-31 2022-02-18 青岛海洋地质研究所 基于平行螺旋式可伸缩时域反射探针的含水率测量系统
CN113820366B (zh) * 2021-09-26 2024-04-26 河南中原光电测控技术有限公司 一种螺纹式土壤水分测量装置
CN116147739B (zh) * 2022-12-05 2025-09-19 合肥工业大学 一种无旋涡发生体永磁式钠流量计原位校准中电极间距与衰减频带的配置方法
KR102874894B1 (ko) * 2023-09-27 2025-10-22 한국기계연구원 기어 박스의 윤활유 오염도 측정 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5885314A (ja) 1981-11-17 1983-05-21 Nissan Motor Co Ltd エンジンオイルの劣化検知装置
US4449396A (en) * 1982-03-01 1984-05-22 Carrier Corporation Probe for measuring electrical conductance
US4757252A (en) 1985-10-25 1988-07-12 Drexelbrook Controls, Inc. Probe system for measuring the condition of materials
US4733556A (en) 1986-12-22 1988-03-29 Ford Motor Company Method and apparatus for sensing the condition of lubricating oil in an internal combustion engine
JPS6453146A (en) * 1987-01-09 1989-03-01 Hitachi Ltd Method and instrument for measuring electrical conductivity of solution and water quality control method
US4922180A (en) * 1989-05-04 1990-05-01 The Jackson Laboratory Controlled microwave sample irradiation system
US5008628A (en) * 1989-06-05 1991-04-16 Wahlco, Inc. Measurement of electrical resistivity of particulate entrained in a gas stream
US5151660A (en) 1990-09-05 1992-09-29 Powers Kelly R Ceramic capacitance high pressure fluid sensor
US5208544A (en) 1990-09-26 1993-05-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Noninvasive dielectric sensor and technique for measuring polymer properties
KR960010689B1 (ko) 1991-08-28 1996-08-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 연료의 유전율 검지센서
US5274335A (en) 1992-04-06 1993-12-28 General Motors Corporation Oil sensor systems and methods of qualitatively determining oil type and condition
GB2271637B (en) 1992-10-15 1996-01-03 Marconi Gec Ltd Measurement of gas and water content in oil
US5382942A (en) 1993-07-06 1995-01-17 Ford Motor Company Engine oil monitoring system having an in-vehicle display of the current status of the oil
US5388448A (en) * 1993-08-12 1995-02-14 Vickers, Incorporated Conductive particle detector
US5889200A (en) 1996-08-30 1999-03-30 The University Of Dayton Tandem technique for fluid monitoring
JPH11194047A (ja) * 1998-01-06 1999-07-21 Japan Aviation Electron Ind Ltd 液位・誘電率センサ
US6278281B1 (en) * 1998-12-23 2001-08-21 Eaton Corporation Fluid condition monitor

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Publication number Publication date
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EP1098196A2 (en) 2001-05-09
ATE315783T1 (de) 2006-02-15

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