[發明專利]一種高靈敏度的油液磨粒在線監測傳感器

無效

• 申請號: 201010582409.0
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102331389A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 蔣偉平
• 申請（專利權）人: 蔣偉平
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及一種監測流動油液金屬顆粒的傳感器，尤其是涉及一種高靈敏度的油液磨粒在線監測傳感器。

背景技術

機器設備良好潤滑狀態可降低機械磨損，有效地延長設備使用壽命，減少停機損失。但由于在實際運行過程中的不確定性和多種因素的影響，再完善的機械設計一般也難以保證設備一直處于良好的潤滑和磨損狀態，故在機械設備運行過程中對潤滑和磨損狀態進行監測是十分必要的。特別是針對航空發動機，其工作狀態非常惡劣，運行負荷、轉速和油溫等條件非常苛刻，所以很可能在未發覺的情況下發生磨損，甚至可能導致發動機的損壞。而油液監測的目的就是利用油品分析技術對機器設備正在使用的潤滑油進行綜合分析，可以獲得設備潤滑與磨損狀況的信息，并據此預測設備磨損過程的發展，及時發現故障或預防故障的發生。

早期的油液磨粒分析技術都是離線式檢測，主要有鐵譜分析技術、光譜分析技術、顆粒計數器等，此類離線式檢測方式需要對油液進行采樣，具有分析周期長，測定結果的返回具有時間滯后性等缺點已無法滿足現代工業需求。近年來，金屬磨粒磁塞在線檢查法在航空、船舶中得到廣泛的應用，但此方法采用磨粒在線收集、離線檢測的形式，仍然沒有擺脫離線分析的方式，且分析結果比較粗略。因此，研究和開發油液磨粒在線監測的監測技術是國內外密切關注的熱點。

在目前油液磨粒在線監測技術中，具有代表性的是加拿大GASTOPS公司生產的MetalSCAN金屬磨粒傳感器，該傳感器最初是針對F-22戰機所用的F-119航空發動機而設計，目前還應用于F-35戰機、歐洲聯合戰斗機(EJ200)、AH-64阿帕奇直升機、S61海王直升機、Pilates?PC-12系列飛機、大型軍艦和風力發電等多種軍用或民用產品中，取得良好的監測效果。近年來，國內也曾嘗試引進MetalSCAN油液磨粒傳感器用于滾動軸承和齒輪狀態監測，但由于MetalSCAN在西方國家主要用于軍事用途而受到種種限制，至今我國未能獲得軍品級的相關產品或技術。

MetalSCAN金屬顆粒傳感器原理如圖1所示，MetalSCAN油液磨粒在線監測傳感器包括一個容許油液通過的通管，在通管外沿軸向設置有三個與通管同心的線圈，兩端的兩個線圈繞向相反并相互串接，由交流電驅動，使兩者的磁場相反，能夠抵消。當具有金屬顆粒的油液流過通管時，設置在中間位置的第三個感應線圈測量金屬顆粒對磁場擾動而產生的感應信號，將輸出的感應信號交信號處理單元處理，通過程序設置使輸出電壓信號的振幅與鐵磁顆粒大小成比例，而與非鐵磁顆粒表面積成比例，非鐵磁信號的相位與鐵磁顆粒的相位相反。由此，按照干擾信號的幅度及類型，信號處理單元可以確定金屬顆粒的種類、大小和質量。MetalSCAN傳感器利用了電磁感應原理，設計巧妙，但由于線圈感應信號的強度與金屬磨粒大小成正比關系，當直徑較小的磨粒(＜300μm)經過線圈時，感應信號強度非常微弱，對于信號的正確提取非常不利，嚴重的限制了的傳感器的靈敏度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種當含有直徑較小磨粒的油液經過時能夠正確提取感應信號的高靈敏度的油液磨粒在線監測傳感器。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種高靈敏度的油液磨粒在線監測傳感器，包括第一輸入磁場線圈、第二輸入磁場線圈、輸出感應磁場線圈、交流電場驅動模塊和信號處理模塊，所述的第一輸入磁場線圈和所述的第二輸入磁場線圈繞向相反并相互串接，所述的交流電場驅動模塊的兩個輸出端分別與所述的第一輸入磁場線圈的輸入端和所述的第二輸入磁場線圈的輸入端連接，通過交變電場信號驅動使所述的第一輸入磁場線圈和所述的第二輸入磁場線圈產生的磁場相反，所述的輸出感應磁場線圈的兩端與所述的信號處理模塊連接，所述的交流電場驅動模塊的兩個輸出端之間設置有輸入電容，所述的輸出感應磁場線圈的兩端之間設置有感應電容。