一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法技术

本发明专利技术涉及一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其通过过滤器衰减液压油的压力/流量脉动，其采用全频段变结构工况自适应滤波器；通过机械离心、磁化吸附、起电吸附等技术将铁磁质微粒和非铁磁质微粒分离，以防止两种微粒互相干扰影响检测结果；通过颗粒聚合和旋转磁场塑形增加颗粒粒径并改变其形态，以提高检测的灵敏度；通过改进螺线管线圈结构调整螺线管内的磁感应强度沿其轴线方向的均匀性，以减少检测误差；采用两个激励线圈反向串联，使位于两者中央的感应线圈处磁场相互抵消，从而构造零磁场，保证磁通量变化较小时即可获得很大的磁通量变化率，以提高检测灵敏度，降低后续信号处理电路要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液压油磨损微粒检测方法，具体涉及一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，属于液压设备

技术介绍
磨损是机械零部件失效的主要因素之一，磨损微粒是监测磨损过程以及诊断磨损失效类型的最为直接的信息元。国内外的资料统计表明，液压机械70％故障源自油液的颗粒污染。因此，对油液中的金属磨损微粒进行在线监测已成为减少磨损及液压系统卡紧卡涩故障的重要途径之一。电感式传感器属于非接触测量方式，油液中所含金属磨损微粒的材质和数量使传感器等效电感发生变化，从而实现磨损微粒的在线监测。中国专利技术专利第201310228772.6号公开了一种油液金属磨粒在线监测系统，该油液金属磨粒在线监测系统包括传感器、微处理器和电路，其传感器为螺线管式电感传感器。使用该系统进行在线监测时，首先将两个相同的传感器的激励线圈并联接入激励交流信号发生器，将两个感应线圈反向串联并与两个等阻值的大电阻接成交流电桥；然后使油液从其中一个传感器的油路中通过。当传感器中含有激励线圈和感应线圈的一个油路通过含有金属磨粒的油液而另一个不通过时，金属磨粒影响传感器的磁场强度，破坏电桥的平衡，感应线圈输出相应幅值的交流电压。输出电压大小和金属磨粒浓度大小成正比，油液中含有的金属磨粒浓度越大，输出电压值越大。通过系统处理模块对输出信号采集和处理，达到对油液金属磨粒浓度在线监测的目的。然而，上述监测方法存在以下几方面的不足：1.金属磨损微粒流经测试线圈时引起的磁场波动十分微弱，检测线圈的输出结果受微粒通过速度影响较大，管道中油液的压力和流量波动将严重影响电感法微粒检测的有效性和一致性。2.机械润滑油中的金属磨损磨粒按照其电磁特性可分为铁磁质微粒(如铁)和非铁磁质微粒(如铜、铝)。铁磁质微粒增强传感器线圈的等效电感，而非铁磁质微粒则削弱传感器线圈的等效电感。当两种微粒同时通过检测线圈时，该监测装置将失效。3.正常情况下金属磨损微粒的粒径较小，在5um左右，且主要为球磨粒，其纤度小于其他磨粒，传感器线圈对其检测能力相对较弱。如专利文献1只能处理10um左右的金属微粒，无法监测零部件的早期磨损。4.螺线管内的磁感应强度B沿其轴线方向为非均匀分布，这将导致严重的测量误差；同时同一型号的电感对铁质颗粒的检测能力要大于对铜质颗粒的检测能力，这同样会带来测量误差。因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种采用非接触的测量方式、信号一致性好、可靠性高、检测信号强且误差小的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其采用一种检测设备，该设备设置在液压管路上，包括滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II、感应线圈以及ECU；其中，所述滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、感应线圈、激励线圈II依次设置在液压管路上；所述激励线圈I和激励线圈II反向串联；所述感应线圈位于激励线圈I和激励线圈II之间的中央；所述ECU分别电性连接并控制滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II和感应线圈；所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、波纹管以及S型弹性薄壁；其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接；所述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接；所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内，其内形成膨胀腔和收缩腔；所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一S型容腔滤波器；所述S型弹性薄壁和外壳之间形成圆柱形的共振容腔；所述S型弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔，锥形变结构阻尼孔连通共振容腔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述波纹管呈螺旋状绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通；所述波纹管各圈之间通过若干支管连通，支管上设有开关；所述波纹管和共振容腔组成插入式螺旋异构串联H型滤波器；所述分离吸附模块由依次连接的机械离心模块、磁化模块、磁吸附模块、起电模块以及电吸附模块组成；其包括如下步骤：1)，液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，以及抑制流量波动；2)，之后油液进入分离吸附模块的机械离心模块，使油液中的磨损颗粒聚合并实现初步离心，使质量较大的聚合大颗粒甩向管壁附近；3)，通过磁化模块使铁磁性金属聚合大颗粒被强力磁化；4)，磁吸附模块吸附磁化的金属聚合大微粒；5)，油液通过起电装置，使油液中的非铁磁性金属磨损微粒带电聚合；6)，油液流入电吸附模块，电吸附模块吸附非铁磁性金属磨损微粒；7)，ECU先控制电吸附模块将电场方向先反向，再取消电场，使非铁磁性金属磨损微粒进入旋转塑形模块，之后恢复电场；同时，ECU控制磁吸附模块和起电模块的断电，铁磁性颗粒进入旋转塑形模块；随后，磁吸附模块和起电模块恢复原先工作状态；8)，带电的非铁磁性微粒和磁化的铁磁性微粒先后进入旋转塑形模块，使油液中的两种金属微粒的粒径增大同时形态变为细长针状结构，使得金属微粒的纤度也大大增加；9)，通过激励线圈I和激励线圈II产生方向相反的磁场，位于两者中央的感应线圈处磁场相互抵消；两类微粒分批进入感应线圈，导致感应线圈产生感应电动势，从而判断磨损微粒的类型和数量。本专利技术的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法进一步为：所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上；所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内，其锥度角为10°；所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩；缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10°。本专利技术的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法进一步为：所述机械离心模块采用旋流离心模块；所述旋流离心模块包括旋流管壁、第一导流片、第二导流片、步进电机以及流量传感器；其中，所述第一导流片设有3片，该3片第一导流片沿管壁内圆周隔120°均匀分布，其安放角设为18°；所述第二导流片和第一导流片结构相同，其设置在第一导流片后，并和第一导流片错开60°连接在管壁内，其安放角设为36℃；所述第一导流片的长边与管壁相连，短边沿管壁的轴线延伸；其前缘挫成钝形，后缘加工成翼形，其高度为管壁直径的0.4倍，长度为管壁直径的1.8倍；所述步进电机连接并驱动第一导流片和第二导流片，以调节安放角；所述流量传感器设置在管壁内的中央。本专利技术的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法进一步为：所述磁化模块包括铝质管道、若干绕组、铁质外壳以及法兰；其中，所述若干绕组分别绕在铝质管道外；所述铁质外壳包覆于铝质管道上；所述法兰焊接在铝质管道的两端。本专利技术的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法进一步为：所述磁吸附模块采用同极相邻型吸附环，该同极相邻型吸附环包括铝质环形管道、正向螺线管、反向螺线管以及铁质导磁帽；所述正向螺线管和反向螺线管分别布置于铝质环形管道内，两者通有方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其特征在于：其采用一种检测设备，该设备设置在液压管路上，包括滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II、感应线圈以及ECU；其中，所述滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、感应线圈、激励线圈II依次设置在液压管路上；所述激励线圈I和激励线圈II反向串联；所述感应线圈位于激励线圈I和激励线圈II之间的中央；所述ECU分别电性连接并控制滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II和感应线圈；所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、波纹管以及S型弹性薄壁；其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接；所述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接；所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内，其内形成膨胀腔和收缩腔；所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一S型容腔滤波器；所述S型弹性薄壁和外壳之间形成圆柱形的共振容腔；所述S型弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔，锥形变结构阻尼孔连通共振容腔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述波纹管呈螺旋状绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通；所述波纹管各圈之间通过若干支管连通，支管上设有开关；所述波纹管和共振容腔组成插入式螺旋异构串联H型滤波器；所述分离吸附模块由依次连接的机械离心模块、磁化模块、磁吸附模块、起电模块以及电吸附模块组成；其包括如下步骤：1），液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，以及抑制流量波动；2），之后油液进入分离吸附模块的机械离心模块，使油液中的磨损颗粒聚合并实现初步离心，使质量较大的聚合大颗粒甩向管壁附近；3），通过磁化模块使铁磁性金属聚合大颗粒被强力磁化；4），磁吸附模块吸附磁化的金属聚合大微粒；5），油液通过起电装置，使油液中的非铁磁性金属磨损微粒带电聚合；6），油液流入电吸附模块，电吸附模块吸附非铁磁性金属磨损微粒；7），ECU先控制电吸附模块将电场方向先反向，再取消电场，使非铁磁性金属磨损微粒进入旋转塑形模块，之后恢复电场；同时，ECU控制磁吸附模块和起电模块的断电，铁磁性颗粒进入旋转塑形模块；随后，磁吸附模块和起电模块恢复原先工作状态；8），带电的非铁磁性微粒和磁化的铁磁性微粒先后进入旋转塑形模块，使油液中的两种金属微粒的粒径增大同时形态变为细长针状结构，使得金属微粒的纤度也大大增加；9），通过激励线圈I和激励线圈II产生方向相反的磁场，位于两者中央的感应线圈处磁场相互抵消；两类微粒分批进入感应线圈，导致感应线圈产生感应电动势，从而判断磨损微粒的类型和数量。...

【技术特征摘要】
1.一种用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其特征在于：其采用一种检测设备，该设备设置在液压管路上，包括滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II、感应线圈以及ECU；其中，所述滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、感应线圈、激励线圈II依次设置在液压管路上；所述激励线圈I和激励线圈II反向串联；所述感应线圈位于激励线圈I和激励线圈II之间的中央；所述ECU分别电性连接并控制滤波器、分离吸附模块、旋转塑形模块、激励线圈I、激励线圈II和感应线圈；所述滤波器包括输入管、外壳、输出管、波纹管以及S型弹性薄壁；其中，所述输入管连接于外壳的一端，其和一液压油进口对接；所述输出管连接于外壳的另一端，其和U型微粒分离模块对接；所述S型弹性薄壁沿外壳的径向安装于外壳内，其内形成膨胀腔和收缩腔；所述输入管、输出管和S型弹性薄壁共同形成一S型容腔滤波器；所述S型弹性薄壁和外壳之间形成圆柱形的共振容腔；所述S型弹性薄壁的轴向上均匀开有若干锥形变结构阻尼孔，锥形变结构阻尼孔连通共振容腔；所述锥形变结构阻尼孔由锥形弹性阻尼孔管和缝孔组成；所述波纹管呈螺旋状绕在共振容腔外，和共振容腔通过多个锥形插入管连通；所述波纹管各圈之间通过若干支管连通，支管上设有开关；所述波纹管和共振容腔组成插入式螺旋异构串联H型滤波器；所述分离吸附模块由依次连接的机械离心模块、磁化模块、磁吸附模块、起电模块以及电吸附模块组成；其包括如下步骤：1），液压管路中的油液通过滤波器，滤波器衰减液压系统中的高、中、低频段的脉动压力，以及抑制流量波动；2），之后油液进入分离吸附模块的机械离心模块，使油液中的磨损颗粒聚合并实现初步离心，使质量较大的聚合大颗粒甩向管壁附近；3），通过磁化模块使铁磁性金属聚合大颗粒被强力磁化；4），磁吸附模块吸附磁化的金属聚合大微粒；5），油液通过起电装置，使油液中的非铁磁性金属磨损微粒带电聚合；6），油液流入电吸附模块，电吸附模块吸附非铁磁性金属磨损微粒；7），ECU先控制电吸附模块将电场方向先反向，再取消电场，使非铁磁性金属磨损微粒进入旋转塑形模块，之后恢复电场；同时，ECU控制磁吸附模块和起电模块的断电，铁磁性颗粒进入旋转塑形模块；随后，磁吸附模块和起电模块恢复原先工作状态；8），带电的非铁磁性微粒和磁化的铁磁性微粒先后进入旋转塑形模块，使油液中的两种金属微粒的粒径增大同时形态变为细长针状结构，使得金属微粒的纤度也大大增加；9），通过激励线圈I和激励线圈II产生方向相反的磁场，位于两者中央的感应线圈处磁场相互抵消；两类微粒分批进入感应线圈，导致感应线圈产生感应电动势，从而判断磨损微粒的类型和数量。2.如权利要求1所述的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其特征在于：所述输入管和输出管的轴线不在同一轴线上；所述锥形变结构阻尼孔开口较宽处位于共振容腔内，其锥度角为10°；所述锥形变结构阻尼孔锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量比弹性薄壁的杨氏模量要大，能随流体压力变化拉伸或压缩；缝孔的杨氏模量比锥形弹性阻尼孔管的杨氏模量要大，能随流体压力开启或关闭；所述锥形插入管开口较宽处位于波纹管内，其锥度角为10°。3.如权利要求1所述的用全频段变结构工况自适应滤波的微粒敏感检测方法，其特征在于：所述机械离心模块采用旋流离心模块；所述旋流离心...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟波，
申请(专利权)人：李伟波，
类型：发明
国别省市：浙江;33