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原文传递一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置及检测方法

专利名称：	一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置及检测方法
摘要：	本发明公开了一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，包括安装在润滑油传输管道上的三螺线管传感器和电容传感器；润滑油输送管道、三螺线管传感器和电容传感器三者的中心轴线共线；三螺线管传感器连接有用于检测感应螺线管的感应电动势的第一信号调理模块，电容传感器由电容正电极、电容负电极和电容保护层组成，安装时，电容负电极接地；电容传感器通过三同轴电缆连接有用于检测电容传感器的电容值的第二信号调理模块，第一、二信号调理模块将转换后的电压信号输出给AD采集模块，而后利用计算模块对润滑油中金属磨粒的尺寸大小实现精确检测的同时，还能够实现非铁磁磨粒和气泡的区分。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	段发阶;王宪全;蒋佳佳;叶德超;傅骁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910534004.0
公开号：	CN110208167A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	曹玉平
分类号：	G01N15/10(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，包括安装在润滑油传输管道(5)上的三螺线管传感器(11)，其特征在于：所述润滑油传输管道(5)上还安装有一个电容传感器(4)；所述润滑油输送管道(5)、三螺线管传感器(11)和电容传感器(4)三者的中心轴线共线；所述三螺线管传感器(11)由第一激励螺线管(10)、第二激励螺线管(8)和感应螺线管(9)组成，所述感应螺线管(9)连接有第一信号调理模块(14)，第一信号调理模块(14)用于检测所述感应螺线管(9)的感应电动势，并将其转换为电压信号输出给一AD采集模块(15)；所述电容传感器(4)由电容正电极(1)、电容负电极(3)和电容保护层(2)组成，安装时，所述电容负电极(3)接地；所述电容传感器(4)通过三同轴电缆(12)连接有第二信号调理模块(13)，所述第二信号调理模块(13)用于检测电容传感器(4)的电容值，同时将电容值转换为电压信号输出给所述AD采集模块(15)；所述AD采集模块(15)将采集结果传输给计算模块(16)，利用所述计算模块(16)区分润滑油输送管道(5)中的金属磨粒和气泡，并计算出金属磨粒的大小；所述计算模块(16)将计算结果传输给上位机(17)，所述上位机(17)根据计算结果对金属磨粒统计。 2.根据权利要求1所述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，其特征在于，所述第一激励螺线管(10)、第二激励螺线管(8)和感应螺线管(9)沿着所述三螺线管传感器(11)的的轴线位置安放；所述第一激励螺线管(10)和第二激励螺线管(8)的匝数相同且绕向相反、线圈轴长相同，所述第一激励螺线管(10)和第二激励螺线管(8)通交流电后串联并以感应螺线管(9)为中心对称安放。 3.根据权利要求1所述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，其特征在于，所述电容保护层(2)和所述电容负电极(3)围绕在所述润滑油传输管道(5)的外表面上，所述电容保护层(2)设有一沿所述润滑油传输管道(5)轴向布置的方孔，所述方孔在所述润滑油传输管道(5)的轴向长度等于所述电容正电极(1)的长度L，所述电容正电极嵌装在所述方孔中。 4.一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法，其特征在于：利用如权利要求1所述的能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，并包括以下步骤：所述三螺线管传感器(11)的感应螺线管(9)与第一信号调理模块(14)相连接，该第一信号调理模块(14)检测所述感应螺线管(9)的感应电动势，并将其转换为电压信号输出给AD采集模块(15)；所述电容传感器(4)通过三同轴电缆(12)与第二信号调理模块(13)相连接，第二信号调理模块(13)检测所述电容传感器(4)的电容值，同时，将电容值转换为电压信号输出给所述AD采集模块(15)；所述AD采集模块(15)将采集结果传输给计算模块(16)；所述计算模块(16)通过检测电容传感器(4)的电容变化，并结合所述三螺线管传感器(11)的电感变化，区分润滑油传输管道(5)内的金属磨粒和气泡，并计算出金属磨粒的大小；所述计算模块(16)将计算结果传输给所述上位机(17)，所述上位机(17)根据计算结果对金属磨粒统计。 5.根据权利要求4所述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法，其特征在于：当金属磨粒进入第一激励螺线管(10)或第二激励螺线管(8)中时，假设金属磨粒均为标准球形，所述第一激励螺线管(10)和第二激励螺线管(8)的匝数相同且绕向相反、线圈轴长相同，所述第一激励螺线管(10)或第二激励螺线管(8)的电感变化量为：其中，μ1为金属磨粒的相对磁导率，rd为金属磨粒半径，N1为第一激励螺线管(10)或第二激励螺线管(8)线圈匝数，l1为第一激励螺线管(10)或第二激励螺线管(8)的线圈轴长，μ0为真空磁导率；电感变化率为：其中，Lc为感应螺线管(9)原电感量，L'c为感应螺线管(9)变化后的电感量；若金属磨粒为铁磁金属磨粒，所述感应螺线管(9)输出信号的幅值与金属磨粒的尺寸大小成正比，感应螺线管(9)输出信号的幅值VL，VL表达式为：式中，M，B均为常数，进而通过测量VL的大小，即可测出铁磁磨粒的尺寸；若金属磨粒为非铁磁金属磨粒，所述感应螺线管(9)的感应电动势表达式为：其中，K为常数，v为润滑油液流速；μ1为金属磨粒的相对磁导率，rd为金属磨粒半径。 6.根据权利要求5所述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法，其特征在于：所述计算模块(16)区分润滑油传输管道(5)内的金属磨粒和气泡，并计算出金属磨粒大小的具体过程如下：若电容传感器(4)电容值减小，则润滑油传输管道(5)内有气泡通过；若电容传感器(4)电容值增大，且所述三螺线管传感器(11)的输出信号先增大后减小，则润滑油传输管道(5)内有金属磨粒通过，且所述金属磨粒为铁磁金属磨粒，根据公式(1)计算出该金属磨粒的直径；若电容传感器(4)电容值增大，且所述三螺线管传感器(11)的输出信号先减小后增大，则润滑油传输管道(5)内有金属磨粒通过，且所述金属磨粒为非铁磁金属磨粒，根据公式(2)计算出该金属磨粒的直径。
所属类别：	发明专利