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基于阻抗微流体芯片的液压油污染物区分检测研究
| 论文题名： | 基于阻抗微流体芯片的液压油污染物区分检测研究 |
| 关键词： | 船舶液压系统;液压油;污染物检测;阻抗微流体芯片 |
| 摘要： | 随着液压技术的不断发展与成熟，在船舶工程领域，液压系统被广泛应用。作为液压系统的关键工质，液压油的品质和清洁程度会对液压系统的安全稳定运行产生直接影响。为了保证液压系统时刻处于健康状态，对系统中油液的检测成为了必不可少的项目。对液压油中的污染物进行检测，在提高液压系统可靠性、延长系统部件使用寿命以及节省使用成本等方面都具有十分重要的意义。 本文首先介绍了船舶液压系统的主要特点，指出了液压油中污染物的成因、来源及危害，并对目前国内外油液检测技术的研究现状以及每种检测方法具有的优势和存在的不足做了简要说明。然后分析了金属颗粒、水和空气的区分检测原理。最后设计制作了一种阻抗微流体油液检测芯片，并在该芯片上进行了液压油中多种污染物区分检测的实验研究。本文的研究内容主要分为以下几个部分: (1)运用COMSOL Multiphysics仿真软件对检测芯片的流道位置和线圈间距进行仿真计算。仿真结果表明:流道位于线圈内孔边缘且两个线圈间的距离越小时，检测参数变化量越大。 (2)在仿真结果指导下，制作微流体油液检测芯片并搭建检测系统。研究芯片结构参数（线圈匝数和漆包线直径）和激励参数（激励频率和激励电压）对污染物检测信号的影响规律。实验结果表明:检测芯片的线圈匝数为20匝，漆包线直径为0.07mm时，对四种污染物的检测信噪比最高。检测铁颗粒时，激励参数设定为1MHz、2V时检测信噪比最高。检测铜颗粒时，激励参数设定为2MHz、2V时检测信噪比最高。检测水颗粒和气泡时，激励参数设定为0.3MHz、2V时检测信噪比最高。 (3)利用优化后的芯片，对上述四种污染物分别进行检测，得到了各个污染物的粒径与检测参数变化量间的对应关系，并确定了该芯片对于每种污染物的检测下限。实验结果表明:采用电感模式时，该芯片能够检测到油液中38微米的铁颗粒和105微米的铜颗粒;采用电容模式时，该芯片能够检测到油液中100微米的水颗粒和180微米的气泡。 |
| 作者： | 滕怀波 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张洪朋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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