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油液铁磁磨粒磁泳连续分离和检测技术研究
| 论文题名： | 油液铁磁磨粒磁泳连续分离和检测技术研究 |
| 关键词： | 微流控芯片;铁磁磨粒;磁泳分选;光电检测;油液分析 |
| 摘要： | 油液分析是对船舶机械设备运行状态监测的重要手段，可以有效诊断和预防各种船舶设备故障。现有船舶动力装置油液检测方法存在检测单一，精度低，无法实时监测油液状态等问题。近些年快速发展的微流控技术具有高度集成性、快速分析以及便携等特点，为油液在线检测提供了新的手段。 本文采用磁泳分离和光电检测技术，设计了基于微流控芯片的油液铁磁磨粒连续分离和检测系统，实现了油液铁磁磨粒的在线连续计数、分离和尺寸判定。具体来看，本文主要开展了如下几方面的研究: (1)分析了铁磁性磨粒的磁泳分离理论，建立了油液中铁磁磨粒磁泳运动模型。利用COMSL软件，模拟分析了磁场形状和位置，不同颗粒流速和尺寸对分离效果的影响。研究结果表明:利用磁化铁丝的微流控磁泳分离芯片，具有磁场强度大，磁场梯度高以及适合微型化等特点;磁场位置需要合适，否则将造成颗粒吸附至分离区壁面或者无法完成分离;在磁场固定的情况下，颗粒的流速越慢，颗粒尺寸越大，颗粒在磁场力方向上的偏转程度越大;该尺寸的芯片能够分离直径＜5μm、5～8μm以及＞8μm这个三个区间的颗粒。 (2)在数值模拟研究的基础上，设计磁泳分离微流控芯片，搭建了微流控磁泳分离实验平台，完成对润滑油中磁性颗粒的分离以及探究了不同颗粒速度和尺寸对分离效果的影响。实验结果表明，速度的增加会增大流场力的作用，而颗粒尺寸的增加会增大磁场力的作用，与模拟结果基本吻合，同时也证明该分离芯片能成功对尺寸为2μm、5μm、15μm的铁磁磨粒进行分选。 (3)设计了基于脉冲磁场的铁磁磨粒全自动连续光电检测及磁泳分离系统，解决了微通道中铁磁磨粒磁团聚现象，实现了铁磁磨粒的连续检测、计数以及基于尺寸差异的分离。15μm颗粒的信号平均值为0.981V，平均幅值为1.133V;25μm铁颗粒信号平均值为1.139V，平均幅值为1.909。 |
| 作者： | 沈毅刚 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 潘新祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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