[發(fā)明專利]一種潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置及其測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810270967.X
• 申請(qǐng)日: 2018-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108317946B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岑輝;白丹;郭瑞瑞;趙樂(lè)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許昌學(xué)院
• 主分類號(hào): G01B7/06
• 分類號(hào): G01B7/06
• 代理公司: 深圳茂達(dá)智聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44394
• 代理人: 胡慧

1.一種潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置，其特征在于，包括一個(gè)與受試摩擦副相連的補(bǔ)償箱，補(bǔ)償箱通過(guò)一條三線電纜和BNT同軸連接器與主控系統(tǒng)連接，通過(guò)主控系統(tǒng)中參照電容控制器將受試摩擦副電壓傳輸至濾波器，受試摩擦副電壓信號(hào)分別傳輸給PCT控制器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為受試摩擦副的電容，最終通過(guò)公式計(jì)算出受試摩擦副之間的潤(rùn)滑油膜厚度，參照電容控制器、濾波器以及PCT控制器由主電源箱供電；

所述的補(bǔ)償箱包含有8個(gè)并行排列的電容，用來(lái)補(bǔ)償連接電纜引線的電感，減少電纜本身對(duì)測(cè)量的影響，受試摩擦副電壓信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償箱處理后傳輸至參照電容控制器；所述參照電容控制器擁有的3個(gè)電容選項(xiàng)，分別為100pF、 1nF及10nF，所述參照電容控制器利用3個(gè)電容選項(xiàng)產(chǎn)生不同的參照電壓Vr，進(jìn)而利用參照電壓與受試摩擦副電壓Vt進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)PCT控制器處理后得出PCT值，PCT值反映的是在1秒測(cè)試時(shí)間內(nèi)，受試摩擦副電壓值Vt大于參照電壓Vr的時(shí)間，受試摩擦副電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)參照電容控制器處理后傳輸至濾波器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置，其特征在于，所述濾波器為一個(gè)低通濾波器，擁有5個(gè)截止頻率選項(xiàng)：3、10、30、100KHz以及全通，低于濾波器選定截止頻率的受試摩擦副電壓信號(hào)將被傳輸至PCT控制器進(jìn)行處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置，其特征在于，所述的PCT控制器處理由濾波器傳輸?shù)腜CT信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后得出PCT電壓值Vp，該電壓值在實(shí)際應(yīng)用中反映的是受試摩擦副在某一段單位測(cè)試時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)干摩擦的比例。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置，其特征在于，所述的主電源箱為外接電源；主電源箱中配有電源適配器，可適應(yīng)99-255V的外接電源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)量裝置，其特征在于，所述的主電源箱通過(guò)充電電池供電；充電電池為12V鋰電池，通過(guò)主電源箱中的充電器進(jìn)行充電。

6.一種潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)試方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑油膜厚度的電容測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：(1)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)試：將電容測(cè)試裝置與樣品電容（電容值Cs=400nF）連接，開(kāi)啟補(bǔ)償箱、參照電容控制器和濾波器電源，將參照電容值（Cr）設(shè)定為10nF，并將濾波器調(diào)至3KHz；

(2)受試電容器連接系統(tǒng)后的輸出電壓Vt可根據(jù)公式計(jì)算，式中受試電容值Ct=樣品電容值Cs=400nF，Vmax為系統(tǒng)最大輸出電壓=10V，參照電容Cr =10nF；

(3)根據(jù)需要，逐個(gè)連接補(bǔ)償箱中的電容，直到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)顯示的輸出電壓等于第（2）步中計(jì)算出的輸出電壓Vt，因這幾個(gè)電容為并聯(lián)，補(bǔ)償總電容即為所連接電容的和值，至此，校準(zhǔn)調(diào)試步驟完成，校準(zhǔn)完成后，受試摩擦副輸出電壓等于第（2）步中公式所計(jì)算出的輸出電壓Vt；

(4)進(jìn)行摩擦副電容測(cè)試：用電纜將受試摩擦副表面測(cè)點(diǎn)位置與補(bǔ)償箱連接起來(lái)，并將摩擦副表面測(cè)點(diǎn)與電纜連接處用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，避免信號(hào)受外部干擾；

(5)調(diào)試參照電容控制器中參照電容值：從可選的三個(gè)參照電容值中的10nF開(kāi)始選擇，如輸出電壓值Vt大于5V，則選用1nF；如輸出電壓值Vt仍然大于5V，則選用100pF；

(6)調(diào)節(jié)濾波器：依次選擇通濾波器的5個(gè)截止頻率對(duì)輸出信號(hào)消噪，選擇輸出信號(hào)噪聲信號(hào)最小的截止頻率；

(7)上述步驟正確完成后，PCT控制器輸出值Vp即受試摩擦副在某一段單位測(cè)試時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)干摩擦，即油膜厚度為0的比例；

(8)經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸出的電壓值Vt即為受試摩擦副電容形成的電壓，然后可根據(jù)公式Vt=Vmax×Cγ÷（Cγ+Ct）可計(jì)算出被測(cè)脂膜厚度所對(duì)應(yīng)的電容Ct；

(9)根據(jù)公式可以計(jì)算出膜厚值d，式中為材料相對(duì)靜態(tài)介電常數(shù)，對(duì)于真空來(lái)說(shuō)，其值為1，為真空節(jié)點(diǎn)常數(shù)值8.854×10^-12，A為摩擦副重合面積。