一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。

A Lubricating Oil Metal Abrasive Detector and Detection Method for Differentiating Bubbles

【技术实现步骤摘要】
一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置及检测方法
本专利技术涉及滑油金属磨粒检测领域，特别是一种能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法及装置。
技术介绍
设备润滑油中常常携带着大量设备磨损信息，人们通过检测设备内流动的润滑油，间接地提取设备磨损信息，诊断磨损故障，为预测磨损趋势以及识别磨损模式提供依据。目前传统的润滑油金属磨粒检测方法主要为超声检测法、电容检测法和电感检测法。超声检测法是利用传感器发出的超声波发射到磨粒上会发生的散射特性来检测磨粒的大小和分布，它能分辨滑油中的气泡、水滴，对不同成份的磨粒也有一定的分辨力，同时滑油不需要做预处理，从而实现在线检测；但是，超声检测法只能检测油液中尺寸小于100μm的磨粒，而不能鉴别该磨粒是金属磨粒还是非金属磨粒，从而不能为分析设备发生失效磨损的部位等信息提供更多的帮助；电容检测法主要是利用电容传感器检测油液中金属磨粒。电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器，但是该方法仅能检测油液中铁粉含量的变化，不能检测金属磨粒的大小；电感检测法主要通过检测电感受金属磨粒影响后的变化来识别磨粒的大小，但是该方法难以将铁磁磨粒和非铁磁磨粒区分开来，容易造成误判和“虚警”。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术设计了一种结合电容检测技术和电感检测技术的润滑油金属磨粒检测方法及装置，本专利技术在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。为了解决上述技术问题，克服现有技术中润滑油液中的气泡和非铁磁磨粒之间难以区分的问题，提供了一种基于电容传感器和三螺线管传感器联合测量的方法和装置，实现气泡和铁磁磨粒的区分。本专利技术提出的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，所述润滑油传输管道上还安装有一个电容传感器；所述润滑油输送管道、三螺线管传感器和电容传感器三者的中心轴线共线；所述三螺线管传感器由第一激励螺线管、第二激励螺线管和感应螺线管组成，所述感应螺线管连接有第一信号调理模块，第一信号调理模块用于检测所述感应螺线管的感应电动势，并将其转换为电压信号输出给一AD采集模块；所述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，所述电容负电极接地；所述电容传感器通过三同轴电缆连接有第二信号调理模块，所述第二信号调理模块用于检测电容传感器的电容值，同时将电容值转换为电压信号输出给所述AD采集模块；所述AD采集模块将采集结果传输给计算模块，利用所述计算模块区分润滑油输送管道中的金属磨粒和气泡，并计算出金属磨粒的大小；所述计算模块将计算结果传输给上位机，所述上位机根据计算结果对金属磨粒统计。进一步讲，本专利技术能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，其中，所述第一激励螺线管、第二激励螺线管和感应螺线管沿着所述三螺线管传感器的的轴线位置安放；所述第一激励螺线管和第二激励螺线管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和第二激励螺线管通交流电后串联并以感应螺线管为中心对称安放。进一步讲，本专利技术能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置，其中，所述电容传感器的所述电容保护层和所述电容负电极围绕在所述润滑油传输管道的外表面上，所述电容保护层设有一沿所述润滑油传输管道轴向布置的方孔，所述方孔在所述润滑油传输管道的轴向长度等于所述电容正电极的长度L，所述电容正电极嵌装在所述方孔中。本专利技术提示提出了利用上述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测装置的检测方法，包括以下步骤：所述三螺线管传感器的感应螺线管与第一信号调理模块相连接，该第一信号调理模块检测所述感应螺线管的感应电动势，并将其转换为电压信号输出给AD采集模块；所述电容传感器通过三同轴电缆与第二信号调理模块相连接，第二信号调理模块检测所述电容传感器的电容值，同时，将电容值转换为电压信号输出给所述AD采集模块；所述AD采集模块将采集结果传输给计算模块；所述计算模块通过检测电容传感器的电容变化，并结合所述三螺线管传感器的电感变化，区分润滑油传输管道内的金属磨粒和气泡，并计算出金属磨粒的大小；所述计算模块将计算结果传输给所述上位机，所述上位机根据计算结果对金属磨粒统计。进一步讲，本专利技术所述能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法中，当金属磨粒进入第一激励螺线管或第二激励螺线管中时，假设金属磨粒均为标准球形，所述第一激励螺线管和第二激励螺线管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或第二激励螺线管的电感变化量为：其中，μ1为金属磨粒的相对磁导率，rd为金属磨粒半径，N1为第一激励螺线管或第二激励螺线管线圈匝数，l1为第一激励螺线管或第二激励螺线管的线圈轴长，μ0为真空磁导率；电感变化率为：其中，Lc为感应螺线管原电感量，L'c为感应螺线管变化后的电感量；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。进一步讲，本专利技术能区分气泡的润滑油金属磨粒检测方法中，所述计算模块区分润滑油传输管道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：若电容传感器电容值减小，则润滑油传输管道内有气泡通过；若电容传感器电容值增大，且所述三螺线管传感器的输出信号先增大后减小，则润滑油传输管道内有金属磨粒通过，且所述金属磨粒为铁磁金属磨粒，根据公式(2)计算出该金属磨粒的直径；若电容传感器电容值增大，且所述三螺线管传感器的输出信号先减小后增大，则润滑油传输管道内有金属磨粒通过，且所述金属磨粒为非铁磁金属磨粒，根据公式(3)计算出该金属磨粒的直径。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术及装置结合了电容检测技术和电感检测技术，解决了传统方法难以区分气泡与铁磁磨粒的难题，使最终的检测结果更加准确；(2)本专利技术及装置所设计的电容传感器区别于传统只有正负电极的传感器，由正电极、负电极和保护层三者组成；基于本专利技术方法及装置中电容传感器的特殊结构，该电容传感器的电容值仅与传感器电极的长度有关，从而大大降低了传感器安装及制作所带来的误差；附图说明图1示出本专利技术润滑油金属磨粒检测方法及装置的主要功能框图；图2-1是本专利技术中电容传感器结构的侧视图；图2-2是图2-1所示电容传感器结构的横截面示意图；图2-3是图2-1所示电容传感器结构的轴向截面示意图。图中：1-电容正电极；2-电容保护层；3-电容负电极；4-电容传感器；5-润滑油输送管道；6-金属磨粒；7-气泡；8-第二激励螺线管；9-感应螺线管；10-第一激励螺线管；11-三螺线管传感器；12-三同轴电缆；13-第二信号调理模块；14-第一信号调理模块；15-AD采集模块；16-计算模块；17-上位机。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。通常，润滑油输送管道中的金属磨粒分为两种，即金属铁磁磨粒和金属非铁磁磨粒，此外在润滑油液中还夹杂有气泡会影响金属磨粒的检测结果。如图1所示，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，王宪全，蒋佳佳，叶德超，傅骁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12