在現代工業的復雜機械體系中，設備的穩定運行高度依賴于潤滑系統的良好狀態。油液光譜儀作為一種關鍵的檢測工具，在油液監測領域發揮著核心作用，其通過原子發射光譜法（OES）精準測定油樣中各類元素濃度，為設備維護提供關鍵依據。本文將深入探討基于旋轉盤電極法的原子發射光譜技術在油液監測中的應用，以及中科諦聽在這一領域的技術優勢與創新實踐。
自第二次世界大戰結束后，美國科羅拉多州丹佛市鐵路部門開展柴油發動機機油的原子發射光譜分析工作，利用石墨電極間高壓電弧激發油樣元素原子，分析其特征譜線，開啟了油液光譜分析的先河。如今，油液元素光譜分析技術已廣泛應用于氣輪機、柴/汽油發動機、傳動系統、齒輪箱、壓縮機及液壓系統等眾多采用閉環潤滑系統的設備油液監測。
在潤滑系統中，相對移動的工件表面產生的微小磨損顆粒會混入潤滑油液。這些顆粒的元素成分及濃度與設備磨損程度緊密相關，例如腐蝕、嚴重磨損及燒蝕等異常狀況會使特定元素濃度急劇上升。同時，油液污染、混用及老化也可通過監測污染元素或添加劑元素變化來識別。通過將元素分析結果與設備關鍵零部件選材綜合分析，還能精準判斷設備磨損位置。
光譜分析技術基于每種元素的原子結構。在外界能量激發下，原子會發射特定波長（或顏色）的光，即特征譜線，且不同元素特征譜線不重合。特征譜線強度與元素濃度成正比，因此可通過識別和測定譜線強度來分析元素成分及濃度。但由于被測材料通常包含多種元素，激發時會發射多種波長光，需借助棱鏡等分光器件將其分散，以便分析。如氫元素發射光譜相對簡單，而鐵元素外層電子躍遷復雜，發射光譜也更復雜。在實際光譜分析中，需綜合考慮譜線強度及與其他元素特征譜線的干涉情況，選取合適的特征譜線來測定元素成分及濃度，這就要求原子發射光譜儀具備高精度、可靠的光學系統。
原子發射光譜儀主要由激發源、光學系統和讀出系統三個核心部件組成。在基于旋轉盤電極技術（RDE OES）的油料光譜儀中，激發源通過放電原理工作。其大型電容器對電極充電，使石墨盤電極和棒電極產生巨大電勢差，當電勢差達到放電條件時，在盤電極與棒電極縫隙處產生高壓放電，瞬時溫度可達5000 - 6000攝氏度，足以充分激發難激發元素，使被測油樣在放電間隙氣化及等離子化，激發出特征光譜。
工作時，被測油樣置于小油杯，石墨盤電極部分浸在油樣中并旋轉，持續將油樣傳送到放電間隙，實現連續 “燒樣"，每次 “燒樣" 約需 1 - 2ml 油樣。為防止交叉污染，每個 “燒樣" 過程需全新石墨盤電極和修整良好的棒電極。
油樣等離子化產生的發射光譜經光學系統采集、區分和量化計算。該光學系統中的衍射光柵是特殊設計的凹面球狀光柵，表面精確刻線能依據不同波長光的衍射角度差異，將包含多種元素發射光譜的多色光分離成獨立、非連續的特征譜線。分光器（球面光柵）安裝在羅蘭圓上，激發出的光經光纖、入射狹縫、透鏡聚焦到衍射光柵，光柵將多色光分離為單色光后，由光電倍增管（PMT）或電荷耦合元件（CCD）進行定量分析。
在設計油料光譜儀時，光譜范圍選取至關重要。部分元素特征譜線位于深紫外光譜范圍，而紫外光在空氣中易被吸收，因此需將光學系統置于真空室或注入惰性氣體（如氬氣），確保特征譜線能到達光柵并投射到光電器件。隨后，讀出系統在工業級微處理器及軟件控制下，通過信號放大器和時鐘電路定時讀取光電轉換信號，經模數傳感器（ADC）轉換為數字信號（光密度），再與校準曲線直線插補計算，得出元素濃度等級（PPM），檢測結果可直接顯示或打印，完成一個油樣檢測后即可進行下一個。
中科諦聽在油液光譜儀研發領域深耕多年，其產品在光學系統設計、電極材料與結構優化、數據處理算法等方面不斷創新。憑借先進技術和豐富經驗，中科諦聽的油液光譜儀能夠為工業設備提供更精準、可靠的油液監測服務，有效幫助企業降低設備運行風險，延長設備使用壽命，在工業油液監測市場占據重要地位，為推動行業技術進步貢獻重要力量。
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