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原文传递基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置及方法

专利名称：	基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置及方法
摘要：	本发明涉及一种基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置及方法。现有技术无法对未知油液污染物进行区分检测，只能区分检测已知的一种或两种油液污染物，不能满足实际检测应用需求。本发明能够对同一未知油液污染物同时进行电感检测和电容检测，并得到该污染物对应电感输出信号的电感输出曲线和对应电容输出信号的电容输出曲线，通过对其电感输出曲线和电容输出曲线进行综合分析，即可实现对未知油液污染物的区分检测与计数。本发明中电感检测和电容检测检测对象相同，且同时进行，不存在时差。本发明降低了油液污染物检测成本，检测装置简单，检测结果可靠，满足实际检测应用需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连海事大学
发明人：	刘志坚;刘连坤;苑海超;王成法;高跃峰;于可真;潘新祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910810403.5
公开号：	CN110426426A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	侯艳伟;李洪福
分类号：	G01N27/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
主权项：	1.基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，包括动力单元、多参数一体化检测芯片、基于移相技术的油液污染物处理单元、显示单元，其中：所述动力单元驱动待测油液污染物通过多参数一体化检测芯片；所述多参数一体化检测芯片包括密封结合的玻璃基底和PDMS基体；所述的PDMS基体包括连通的油液入口、油液通道和油液出口，油液通道上设置有传感器单元；所述的传感器单元包括电感传感器和电容传感器；所述基于移相技术的油液污染物处理单元具有产生正弦波激励信号、分信号处理、移相处理、信号截取、信号合成和信号采集处理功能；产生的正弦波激励信号经分信号处理和移相处理后输出两路频率、幅值相同、初相位相差π的正弦波激励信号给多参数一体化检测芯片的传感器单元；并接收多参数一体化检测芯片传感器单元输出的电感输出信号和电容输出信号，对电感输出信号和电容输出信号进行信号截取、信号合成、信号采集处理，最后输出对应电感输出信号的电感输出曲线和对应电容输出信号的电容输出曲线给显示单元；所述显示单元接收基于移相技术的油液污染物处理单元输出的对应电感输出信号的电感输出曲线和对应电容输出信号的电容输出曲线，并以实时曲线的形式在计算机上显示。 2.根据权利要求1所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述的一体化检测芯片的传感器单元的电感传感器是电感和电阻的串联电路，电感传感器接收正弦波激励信号后进行电感检测并输出电感输出信号。 3.根据权利要求1或2所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述的一体化检测芯片的传感器单元的电感传感器由漆包线绕制的平面线圈组成，平面线圈所在平面与油液通道的轴线平行，油液通道轴线与平面线圈内圆相切。 4.根据权利要求1所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述的一体化检测芯片的传感器单元的电容传感器是电容与电阻的串联电路，电容传感器接收正弦波激励信号后进行电容检测并输出电容输出信号。 5.根据权利要求1或4所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述的一体化检测芯片的传感器单元的电容传感器由两根对心放置在油液通道两侧的铜丝组成，两根铜丝的轴线与电感传感器所在平面平行，过电感传感器平面线圈中心且垂直于电感传感器平面线圈所在平面的直线与两根铜丝的轴线相交。 6.根据权利要求1所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述电感传感器的电感检测与电容传感器的电容检测同时进行，不存在时差，并且两种检测方式的检测对象为同一未知待测油液污染物。 7.根据权利要求1所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置，其特征在于，所述的基于移相技术的油液污染物处理单元包括信号源、分信号模块、移相模块、电感检测模块、电容检测模块、信号截取模块、信号合成模块和信号采集处理模块，其中：信号源用于产生正弦波激励信号；分信号模块接收信号源产生的正弦波激励信号，并将激励信号源的信号分成两路相同的正弦波激励信号；移相模块包括一个反相放大电路，反相放大电路将接收分信号模块输出的一路正弦波激励信号进行反相处理，反相处理后的正弦波激励信号与处理前的正弦波激励信号的初始相位相差π；电感检测模块包括反相放大电路和电感传感器接口，电感传感器接口跨接在反相放大电路的运算放大电路输出端和反相端之间，电感检测模块接收分信号模块输出的正弦波激励信号；电容检测模块包括反相放大电路和电容传感器接口，电容传感器接口跨接在反相放大电路的运算放大电路输出端和反相端之间，电容检测模块接收移相模块输出的正弦波激励信号；信号截取模块包括两个二极管，分别对应接收电感输出信号和电容输出信号，两个二极管具有单向导通作用，使经过信号截取模块的电感输出信号和电容输出信号只保留正半周信号；信号合成模块包括一个求和电路，接收信号截取模块截取后的两路只保留正半周期信号的输出信号，并将其合成一路输出信号；信号采集处理模块包括信号采集卡，采用同步采样方法，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，调节信号采集卡的采集频率二倍于信号源的信号产生频率，通过调节信号采集卡的采样时钟的相位，采集到合成的输出信号中电感输出信号的峰值和电容输出信号的峰值，将两组峰值分别连接成曲线，两条曲线是对应于电感输出信号的电感输出曲线和对应于电容输出信号的电容输出曲线。 8.一种基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测方法，其特征在于，利用权利要求1所述的基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置实现，具体步骤如下： (1)连接待测油液，搭建基于移相技术的油液污染物多参数一体化检测装置； (2)启动基于移相技术的油液污染物处理单元，该单元经过分信号处理和移相处理后输出两路频率、幅值相同，初相位相差π的正弦波激励信号给多参数一体化检测芯片； (3)启动动力单元，驱动待测油液通过多参数一体化检测芯片； (4)多参数一体化检测芯片中的电感传感器和电容传感器分别接收两路正弦波激励信号，并对同一未知待测油液污染物同时进行电感检测和电容检测，然后分别输出电感输出信号和电容输出信号给基于移相技术的油液污染物处理单元；基于移相技术的油液污染物处理单元接收电感输出信号和电容输出信号，并对信号进行信号截取、信号合成和信号采集处理，然后输出对应电感输出信号的电感输出曲线和对应电容输出信号的电容输出曲线给显示单元； (5)启动显示单元，在计算机上实时显示对应电感输出信号的电感输出曲线和对应电容输出信号的电容输出曲线； (6)通过对同一未知待测油液污染物检测得到的电感输出曲线和电容输出曲线进行综合分析，即可实现对未知油液污染物的区分检测；当电容输出曲线出现的是负脉冲时，污染物为空气污染物；当电容输出曲线出现的是正脉冲时，污染物可能为水分污染物或金属颗粒，若此时电感输出曲线无明显变化，则污染物是水分污染物，若此时电感输出曲线出现的是正脉冲，则污染物是铁磁性金属颗粒，如此时电感输出曲线出现的是负脉冲，则污染物是非铁磁性金属颗粒。
所属类别：	发明专利