[實用新型]用于在線監測油液金屬磨粒的傳感器

有效

• 申請號: 201320319451.2
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN203365278U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張應紅;方貴明;王衍學;彭森光;吳明;蔣占四;羅奕;高鵬;陳虎城;高成;韓晉棟;趙龍陽;高波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/06;G01N15/02
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術領域

本實用新型涉及機械設備狀態監測，具體是其中的油液分析技術，更具體是用于在線監測油液金屬磨粒的傳感器。?

背景技術

設備磨損失效是最常見的失效形式，機械設備70%以上的故障與磨損有關，通過對油液的監測和分析所獲得的參數能很好的判斷設備的潤滑磨損狀態。它是近十幾年來迅速發展起來的用于機械設備狀態監測的新技術，尤其在發動機、齒輪傳動、軸承系統、液壓系統等方面，該技術取得了顯著的效益，因而在國內外得到高度重視。目前在工業發達的國家中，油液分析技術正在或已經成為機械設備狀態監測及故障診斷的不可缺少的方法之一，占有重要地位。油液分析技術分為離線式和在線式。傳統的離線式主要集中在光譜分析、鐵譜分析、顆粒計數、油品理化分析等方面。在線式檢測系統采用的分析原理主要有電磁法、X射線能譜、靜電法和光電法等。與在線式機器油液分析相比,?與在線式機器油液分析相比,?離線式機器油液分析具有很高的監測精度。但是實驗室分析費時較長(需要采集、傳送、處理樣品和等待分析結果)和檢測成本高。且在比較長的分析時間里,?機器系統里的油液質量在離線分析過程中變差而導致系統損壞。因此離線式存在工作量大、不能實時反應油液的特征、會造成遲判誤判以及檢測儀器成本高的缺點。監測機械設備從磨損到失效是一個量變到質變的過程,?而這個過程發生的時間是未知的,?所以必須要時時刻刻對油液進行在線監測才不會使得油液的監測充滿偶然性。油液在線監測很好克服了傳統的實驗室離線分析方法成本高、操作復雜、測量樣本點有限的不足的缺陷，成為新一代油液監測技術發展的主要方向。而油液在線監測具有很多干擾因素，要想及時發現問題就必須具備很高的監測精度。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種靈敏度高，線性度好，抗干擾能力強的用于在線監測油液金屬磨粒的傳感器。?

本實用新型的用于在線監測油液金屬磨粒的傳感器為互感式電感傳感器，包括激勵線圈和感應線圈，在用磁惰性材料制成的骨架中心設置可以通過油液的油路，在骨架上繞制同軸的激勵線圈和感應線圈，感應線圈位于激勵線圈與骨架之間，感應線圈的軸向長度為激勵線圈軸向長度的1/4~1/2，感應線圈與激勵線圈的軸向中點重合。?

本實用新型應用ANSYS軟件對螺線管線圈建模仿真，利用數值分析方法對傳感器結構進行了研究，發現螺線管激勵線圈產生的磁場強度分布情況，在螺線管線圈內部的中間區域形成近似均勻的磁場且該區域磁場最強，而在線圈端面磁場強度衰減到中心磁場強度的1/2，從中間沿軸線到兩端的磁場強度不是均勻的，也不是線性衰減的，而是弧形衰減的。所以傳感器的感應線圈必須繞在激勵線圈的線圈中間，才使傳感器具有最佳靈敏度和線性度。感應線圈的長度必須根據激勵線圈產生的磁場的中間近似均勻的區域的長度來確定。?

為使傳感器具有最佳靈敏度，使傳感器輸出具有很好的線性度，感應線圈的軸向長度的最佳值應為激勵線圈軸向長度的1/4~1/2。?

使用本實用新型的傳感器進行油液金屬磨粒的在線監測時：?

A.將兩個相同的傳感器的激勵線圈L1和L2并聯接入激勵交流電場模塊fd來實現零位補償與調節，將兩個感應線圈LS1和LS2反向串聯并與兩個等阻值的電阻R1和R2接成交流電橋，傳感器輸出兩端連接信號調理模塊，電容C和變位器R_P串聯在傳感器一個輸出端與信號調理模塊之間；

B.油液從其中一個傳感器的油路中通過，另外一個傳感器不通入任何物質；

C.?傳感器的輸出信號經過信號調理模塊采集處理后，得到油液金屬磨粒的有關參數。

為使監測結果準確，電阻R1遠遠大于感應線圈的等效阻抗。?

激勵線圈L1和L2并聯接入激勵交流電場模塊fd，激勵線圈被輸入激勵交流電場而產生交變磁場，感應線圈LS1和LS2由于磁場的變化產生的感應電動勢輸出。感應線圈LS1和LS2產生的感應電動勢反向串聯輸出，并與兩個阻值很大的固定電阻接成交流電橋輸出。電容C和變位器R_P用于交流電橋的平衡調節。當傳感器中含有激勵線圈和感應線圈的一個橋臂通過含有金屬磨粒的油液而另一個不通過時，金屬磨粒影響傳感器的磁場強度，破壞電橋的平衡，感應線圈輸出相應幅值的交流電壓。當沒有磨粒的油液通過傳感器時，傳感器的兩個感應磁場線圈產生的電壓相同，橋式電路輸出為零。輸出電壓大小和金屬磨粒濃度大小成正比，油液中含有的金屬磨粒濃度越大，輸出電壓值越大。通過信號調理模塊對輸出信號采集和處理，達到對油液金屬磨粒濃度在線監測的目的。當然后續處理還包括A/D轉換和微處理器處理等一些常規的數據和結果處理步驟。?