近幾年，越來越多的因素要求汽車、家電以及制冷空調(diào)要具有更好更高的功效。
《京都議定書》中明確指出要減少引起氣候變化的溫室氣體排放。與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的還有不斷增長的能源成本。在世界各地，受新興工業(yè)化國家所驅(qū)動，能源（石油、天然煤氣、電力）的需求也在不斷增加。這些需求的增加造成了在過去幾個月里我們有目共睹的能源（電力和石油）價格的大幅度上漲。這是如何影響工作在制冷行業(yè)中的工程師們的？而工程師們又是如何做出反應(yīng)的呢？解決方案的關(guān)鍵是改進新近設(shè)計、制造的冷卻系統(tǒng)的效率。
制冷劑中潤滑油的作用
關(guān)于潤滑油濃度比（OCR）對制冷系統(tǒng)效率的影響，已經(jīng)做了大量的研究。事實上，起到壓縮機潤滑和密封作用的潤滑油在整個制冷系統(tǒng)不可避免地會留下痕跡。即使只有很小量潤滑油在系統(tǒng)內(nèi)被檢測到，數(shù)量一定會隨時間和機械部件磨損的不斷擴大而增加。OCR是如何變成人們關(guān)注的對象的呢？許多研究已證明制冷劑中含有少量的油將會增加系統(tǒng)的效率，但是混合物中的油含量達到一定水平時，性能將大幅降低。而一些系統(tǒng)隨著混合物中油含量過低時（<1%），效率也會降低。眾所周知，熱傳導(dǎo)會受制冷劑、油的類型以及管束設(shè)計結(jié)構(gòu)的影響。即使制冷劑中油的濃度很低，也會對蒸發(fā)作用的熱傳導(dǎo)系數(shù)有巨大的影響。從來自ASHRAE（美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會）的RP-751研究結(jié)果來看，我們可以清晰地評定OCR在熱傳導(dǎo)中的重要性（請見表1*中的參數(shù)）。 不同的制冷劑和油類型，OCR的影響也是差別很大的。在R134a的制冷劑中油含量為1%到2%時，傳熱系數(shù)將降低30 ％ ，當(dāng)油含量為5%到15％時，傳熱系數(shù)將降低40%-50%。
要充分地控制HVAC（采暖通風(fēng)與空調(diào)）系統(tǒng)的功效，就需嚴(yán)格控制制冷劑中油的含量。油濃度比的精確控制將改善系統(tǒng)的功效和降低使用成本?？刂芆CR的第一步就是要精確檢測OCR。
檢測油濃度比會帶來很多好處，不僅僅用于在熱量測量計和鑒定測試臺上的新系統(tǒng)設(shè)計階段，也用于HVAC系統(tǒng)的實際工作連續(xù)監(jiān)控中。在設(shè)計階段獲取的參數(shù)將用于：
● 甄選新型和有利環(huán)保的制冷劑；
● 鑒定管束設(shè)計結(jié)構(gòu)；
● 油分離器和凈化器性能評價；
● 開發(fā)維修程序等等。
而連續(xù)檢測油濃度比可用于：
● 準(zhǔn)確編排維修時間表，以減少由維修而造成的停機時間；
● 給出油分離和凈化器的性能指示，有助于控制和了解系統(tǒng)。
OCR的有效檢測
檢測制冷劑中油含量常用的方法就是取樣稱重法。然而，該方法是耗費時間的，在系統(tǒng)中取出一定量的油和制冷劑，而且所得的結(jié)果不能反映實時的現(xiàn)象。因此，很多人試圖開發(fā)其它方法來取代這一傳統(tǒng)檢測方法，以明確量化混合物的確切成分。多年來， 已經(jīng)研究出大量的技術(shù)方法來成功實現(xiàn)實時檢測冷卻系統(tǒng)中處于工作狀態(tài)的流體的濃度。這些方法包括廣泛的光譜技術(shù)；從液體密度檢測到聲速法、光吸收法、非傳導(dǎo)性常數(shù)法、最后是折射率測量法。然而， 并非所有這些技術(shù)都是令人完全滿意的，并使人確信得出的結(jié)果是有價值的。因此，F(xiàn)ISO技術(shù)公司開發(fā)出由光纖折射率傳感器（FRI）和信號調(diào)理器組成的系統(tǒng)能測量OCR。該OCR檢測解決方案滿實現(xiàn)了工作在制冷領(lǐng)域的工程師們提出的檢測要求。
● 首先，油濃度比的分辨率高于0.04 ％。最近，由Danfoss Commercial Compressor公司和第三方實驗室聯(lián)合做的一系列實驗表明，當(dāng)FISO的光纖折射率傳感器FRI與FTI-10單通道信號調(diào)理器一起使用來檢測R 410a制冷劑中POE油含量時，分辨率可達0.036 ％。
● 其次，傳感器容易安裝于冷卻系統(tǒng)中。FRI-NP傳感器安裝在不銹鋼棒上（ 1 / 8 " ）,該棒可以與Swagelock的NPT連接件一起提供。有些客戶喜歡使用自己選定的連接件（如CONAX公司的或其它公司的） ，這通常是很容易固定在SS傳感器棒上的。這種安裝方法， 系統(tǒng)的干擾小，結(jié)果也很好地體現(xiàn)了實際情況。如果客戶需要，也可以提供直徑小于0.032英寸（ 0.8毫米）的祼版折射率傳感器(FRI-BA),可將此裸版?zhèn)鞲衅靼惭b進更細的管中，用于FRI-NP傳感器尺寸不便安裝的地方。這兩種傳感器均可直接地進行連續(xù)檢測。
● 此外，系統(tǒng)的采集速率和通道數(shù)均可靈活選擇。采樣速率為10HZ的FTI-10是個單通道信號調(diào)理器。而UMI– 4和 UMI – 8為多通道信號調(diào)節(jié)器，分別提供4個點和8個點的折射率檢測。眾所周知，在新系統(tǒng)的設(shè)計階段，要關(guān)注冷卻系統(tǒng)中不同位置的潤滑油含量比是如何變化的。這樣通過一個多通道信號調(diào)節(jié)器可以進行多點檢測，同時記錄采集的數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了多通道的這一優(yōu)點。根據(jù)瞬態(tài)速度和測試持續(xù)時間， 可以修改采樣速率和光譜通帶濾光器以優(yōu)化測試結(jié)果。這些調(diào)整可以使用FISOCommander軟件或通過RS - 232的指令來實現(xiàn)。按照系統(tǒng)配置，客戶可以得到文本格式的數(shù)據(jù)，這很便于處理和分析測試結(jié)果。此外，也可向有自己數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶提供模擬量輸出信號。
● 最后，信號調(diào)理器采用的白光法布利-比羅特技術(shù)對由小的光纖彎曲直徑、長距離和多處連接造成的光信號損失和波動有很強的容錯性。另外，信號調(diào)理器的傳感器診斷功能為開始進行一系列測試之前提供了傳感器狀態(tài)的進一步顯示信息。
除了以上這些優(yōu)點外，F(xiàn)ISO公司還為儀器儀表領(lǐng)域提供了解決方案。 例如用于檢測溫度， 壓力和應(yīng)變的光纖傳感器和信號調(diào)節(jié)器。用精度高達0.15°C的溫度傳感器和分辨率50Pa的壓力傳感器可以解決很多問題。FISO公司有多種信號調(diào)理器， 例如10Hz單通道的、多通道的（有些可多達32個20Hz通道）以及200kHz的信號調(diào)理器。這種配置的多樣性很受實驗室、儀器儀表、度量及現(xiàn)場應(yīng)用的工程師和科學(xué)家們的喜愛。還有，值得一提的是，同一信號調(diào)理器可接檢測不同參數(shù)的光纖傳感器，這是FISO公司現(xiàn)有多種解決方案中又增添的一大特點。
關(guān)于FISO公司
FISO公司是一家在光纖傳感器行業(yè)的開發(fā)商和制造商。其致力于在惡劣環(huán)境和具有挑戰(zhàn)性應(yīng)用領(lǐng)域中向客戶提供參數(shù)檢測的解決方案。光纖傳感器除了尺寸小以外，還具有精度高、本質(zhì)安全和不受射頻、電磁波和微波輻射的干擾等優(yōu)點。 FISO的目標(biāo)市場是過程控制、醫(yī)學(xué)、航空航天、國防、能源以及科學(xué)和學(xué)術(shù)性研究等領(lǐng)域。
FISO的產(chǎn)品由經(jīng)驗豐富的工程師按客戶的需求而設(shè)計。他們了解工作在具有挑戰(zhàn)性環(huán)境的客戶，了解客戶需要的產(chǎn)品。FISO一個強有力的優(yōu)勢是能夠很快的對客戶的需要做出響應(yīng)。如果必要，還可為客戶定制解決方案。我們努力給客戶提供好的產(chǎn)品和技術(shù)。
FISO公司成立于1994年，是加拿大上市公司ROCTEST集團公司的子公司。其產(chǎn)品通過代理商和分銷商已經(jīng)在75個國家銷售。自2003年以來，F(xiàn)ISO公司通過了ISO 9001:2000的認證。自2005年起，F(xiàn)ISO公司通過了SGS評估和認證，并日復(fù)一日嚴(yán)格實施其質(zhì)量制度規(guī)定，通過提供符合特定要求的產(chǎn)品和服務(wù)，努力滿足客戶的需求。
傳感器技術(shù)
FISO量化制冷劑中油含量的解決辦法是基于折射率檢測的方法。當(dāng)光纖傳感器安裝在混合物中時，被測液體填充于FP腔中，F(xiàn)P腔長度的變化與被測液體的折射率（RI）成正比例關(guān)系。被測RI相對的有效折射率為信號調(diào)理器光源的光譜分布所涵蓋。它的中心波長處于800 nm左右。首先，用戶要校正并找到折射率與油/制冷劑混合物標(biāo)樣的對應(yīng)關(guān)系。然后，這些初始數(shù)據(jù)將被用于建立校準(zhǔn)公式或校準(zhǔn)表。即使系統(tǒng)對廣的油濃度范圍進行檢測時，也要限制校準(zhǔn)范圍，以提升精度。
信號調(diào)理技術(shù)
FISO公司的白光正交相關(guān)儀(White-light Cross-Correlator) 提供了具有實力的測量FP腔絕對長度的方法。此法的測量結(jié)果具有準(zhǔn)確度、好的線性和一致性。
如圖所示，寬帶光源發(fā)出的光發(fā)射到2x2耦合器的一個臂上，然后傳到FP儀。經(jīng)由FP儀波長調(diào)制的光信號被反射回信號調(diào)理器，聚焦成一線，經(jīng)白光正交相關(guān)儀傳輸之后，由線性CCD組合器檢測。白光正交相關(guān)儀就象一個立體分布的FP腔，其腔的長度沿著橫向位置而變。面對CCD組合器，每一個像素都與預(yù)定義的類似于FP的腔長度有關(guān)。因此儀器工作起來就像一臺立體長度可變的光學(xué)正交相關(guān)儀。例如，假定FP儀的腔長度為d微米, 由該FP儀所反射的光被傳送到d微米長度的CCD組合器的像素上，即立體分布的FP腔的橫向位置上長度為d微米。如圖所示，F(xiàn)P腔長度的變化被轉(zhuǎn)化成感應(yīng)最大傳送值的像素的位移量。該技術(shù)提供了傳感器FP腔長度的測量。
FISO公司利用完全集成的基于有形的絕緣體涂層沉淀技術(shù)的光學(xué)正交相關(guān)儀。在很寬溫度范圍和長時間內(nèi)檢測的準(zhǔn)確性。
