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汽车机油粘度与密度在线检测的研究
| 论文题名： | 汽车机油粘度与密度在线检测的研究 |
| 关键词： | 汽车机油;石英音叉传感器;粘度;密度;同时测量;在线检测 |
| 摘要： | 汽车发动机、变速箱等设备在润滑油的保护下才得以正常运行，因此润滑油变质会对汽车机械部件产生很大危害。按照里程数或者时间的汽车润滑油更换方法有很多不足，检测具有很大的时间延迟。因此一种能够实时在线检测机油粘度和密度的在线油液品质传感器是未来汽车的迫切需求。本文主要研究了基于石英音叉在线检测机油粘度和密度的方法，尤其是能够将机油粘度和密度同时检测的方法。 研究了石英压电晶体的物理特性、石英音叉的机电耦合模型以及温度变化对石英音叉共振状态的影响。重点研究了两种基于石英音叉的粘度和密度测量原理，分别为基于谐振频率与等效阻抗的粘度和密度测量原理和基于品质因数与谐振频率的测量原理，以及基于这两种方法的油液粘度和密度同时测量方法，并总结出了基于该两种方法的音叉标定方法。对石英音叉进行了选型，并进行了模态分析。 分析了寄生电导的影响及其处理方法，研究了温度补偿算法，对所选型的石英音叉进行了标定实验研究。利用阻抗测量仪E4990A和标准液体进行石英音叉的标定实验，得到基于谐振频率与等效阻抗测量方法的粘度系数和密度系数；为基于品质因数与谐振频率的测量法绘制了粘度随品质因数和谐振频率变化的三维曲面图。标定后的误差分析表明，该石英音叉的测量精度与国内外同类产品相近。 设计了粘度和密度在线测量的电路系统，开发了阻抗与谐振频率检测、品质因数计算、粘度和密度同时测量等软件程序，并实现了程序向硬件的嵌入式移植。利用所开发的软硬件，对部分油品进行了实验研究，比较分析了基于谐振频率和等效阻抗与基于品质因数和谐振频率两种测量方法，结果表明基于品质因数和谐振频率测量的方法，具有更高的粘度和密度测量精度，并且可以实现粘度和密度的同时测量。粘度和密度同时测量系统在6cp-73cp范围内粘度的测量误差基本小于5%，在0.750g/cm3-1.325g/cm3密度范围内，密度测量误差基本小于1%。 |
| 作者： | 刘一鸣 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 杨建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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