油料光谱仪在赛车上的应用

开局定胜负(至少F1赛车是这样)，为了确保赛车性能，比赛开始前必须对赛车发动机油进行检测。在一级方程式赛车中，赛车油样测试是最重要的也是最令人头疼的一项工作。

首先我们要知道什么是润滑油分析，以及如何使用仪器来分析润滑油。润滑油分析最基本的是要懂得对样品进行选取和识别，选取的样品必须跟设备直接相关。这看起来似乎很简单，但是必须谨慎，就像医生跟病人看病一样，绝不可以将病人的检查数据混淆，一旦混淆，后果会很严重。同理，如果油样选取不当，设备的健康状况可能会低估，也可能会高估。因此，无论使用何种分析仪器，正确选取和识别油样都是事先必须做的。

那么，润滑油分析都需要哪些工具呢？笔记本电脑、精密的分析仪器和真空罐。这些工具结合在一起，可以决定赛车在一级方程式（Formula One）或者世界摩托车锦标赛（MotoGP）中的胜负。实验室每个人的工作，对于取得比赛的胜利都起着至关重要的作用。赛车在Formula One或者MotoGP中出现故障，意味着将没有取得任何胜利的可能性。所有可能影响赛车的部件都必须经过检查，尤其是发动机的受力部件:主轴承、连杆衬套、排气阀座、刮油环、活塞、弹性部件。

在上个赛季中，所有车队直接在赛道上采集和分析了发动机和变速器油的油样。每个样品至少进行了两次测试：润滑油中金属的S研究和气相色谱测试，以确认样品与存放在FIA/FIM中的燃料一致。 您可以想象一下，每辆车大约有24个机油样品和9个传动油样品，在三天之内要做160个测试，真的是令人印象深刻。

要做好赛车油样测试，有必要对可能对赛车产生影响的部件参数有所了解。多考虑发动机的受力部件：台架轴承，连杆套，排气阀座，刮板环，活塞，活塞环。 所有这些部件甚至更多其它部件，每个制造商都知道它们的材料。这些部件所用材料的已知元素，可以用油液监测技术在润滑油中检测到。油液监测技诞生于美国，最早用在军用飞机商。在过去几年中，逐渐应用到民用行业。实际上，一旦我们知道了要分析部件的冶金基础，就有可能找到每一种金属元素的来源。例如，我们可以根据衬套的层状构成来识别衬套的磨损。很多情况下，知道衬套的第一层磨损，我们就可以调查和发现发动机的潜在问题。

光谱测定法是元素分析的基本方法（如Spectroil油料光谱仪）。近年来，光谱分析技术的应用越来越多样化。从石油能源的生产、运输到与赛车环境的结合。应用到赛车上，首先它必须保证赛车不能熄火,使发动机保持最佳性能。但是我们怎么知道发动机的状态的?。Spectroil系列油料光谱仪可以为我们提供解决方案。

光谱测定法的原理

光谱测定法是现代油液分析的基础，它利用发射光谱法测量润滑油样品中磨损金属、污染物和添加剂的含量(百万分之一)。无论检测何种油样，多元素分析都是在在用油分析的核心.在赛车领域，RDE是唯一适用的方法，因为您需要的是一个可移动的、容易操作的并且随时可用的仪器。

今天，油料光谱分析已经广泛应用于任何闭环润滑系统，如燃气轮机、柴油和汽油发动机、变速箱、压缩机和液压系统。赛车只是其应用领域的一个，也许是最引人注目的一个。

通常，需要定期从赛车发动机、放油孔或从油杆上取样。Spectroil系列光谱仪分析样品中痕量水平的磨损金属，以及污染物和添加剂元素的水平。从检测数据中可发现发动机的潜在故障。有了事先预警，我们就可以采取纠正措施，或者更换发动机，避免严重故障的发生。

油料光谱分析之所以有效，是因为细颗粒是由用油系统中金属部件的相对运动产生的(微粒2到8微米之间，比人的头发细10倍)。润滑油可以被认为是一种诊断介质，因为润滑油会携带磨损产生的颗粒。异常磨损模式，如腐蚀、磨耗、严重磨损、剥落等，都会导致润滑油中磨损颗粒浓度的增加。通过添加剂元素的浓度检测可以识别润滑油污染、混合或严重老化。

RDE-OES技术利用一种高纯度的碳电极，碳电极会将高压电通过放电间隙传到旋转盘。旋转盘一部分淹没在一小杯油样中，并连续地将样品带入电极之间的放电间隙，进行等离子化激发，产生发射光谱。发射光谱经过石英窗收集、光纤传导至光学系统内部。光学系统内部的衍射光栅（与常见的光栅不同，光谱仪中的衍射光栅是特殊设计的凹面球状光栅，其表面包含一系列精确刻线）会将发射光谱分离成多条非连续的谱线。由于不同波长的衍射角度不同，包含多种元素发射光谱的多色光经过衍射光栅后会被分成非续的、独立的特征谱线（特征谱线对应被测元素的成分）。每一束特征谱线直接传输到专用高灵敏度光电转换装置 (CCD),光电转换器件将光学信号转换成电信号传导至光谱仪的读出系统进行定量分析。通过测定每一条特征谱线的光密度值以及基于工厂校准工作曲线 (光密度与元素浓度的线性关系），定量检测出各种元素成分及浓度。

http://www.instrument.com.cn/netshow/SH103439/C285011.htm

SpectrOil RDE-OES 包含3个组成部分:

1.发射源 -将油样蒸发、原子化。旋转的盘电极不断把被测油样传动到盘电极和棒电极间放电间隙，高压交流电将缝隙中的油样气化和原子化，产生原子发射谱线。

2.光学系统 - 将被激发产生的原子发射谱线分离成多条非连续、独立的特征谱线。

3.读出系统 - 光电转化器将光学信号转换成电信号传导至光谱仪的读出系统进行定量分析，用简单易懂的方式传递给用户。

原始光谱中应用了特征谱线，消除了矩阵效应，因此检测结果符合ASTM标准。用户只需要为特定的样品选择检测曲线。因此，不管是润滑油还是其它燃料、或者冷却液和工业循环水，只需要几秒钟的检测时间。

下表是油料光谱仪可以读出的元素：

以下是用油料光谱仪检测发动机油的典型元素检出限和检测精度：