一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法技术

本发明专利技术属于机械设备状况监测领域，具体涉及一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法；该传感器包括：传感器壳体组件、磁场回路组件和油管检测组件；传感器壳体组件包括外壳、第一管接头和第二管接头，外壳的侧面设置有通孔，第一管接头、第二管接头分别设置在外壳两侧的通孔口处；油管检测组件位于壳体中心，油管检测组件包括感应线圈和油管，油管处于传感器内腔且两端分别与第一管接头、第二管接头嵌合连接；油管管壁外侧嵌套有线圈骨架，感应线圈缠绕在线圈骨架中间凹槽内；磁场回路组件位于线圈骨架外，磁场回路组件包括第一激励线圈、第二激励线圈和永磁环。环。环。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法


[0001]本专利技术属于机械设备状况监测领域，具体涉及一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法。

技术介绍

[0002]异常磨损是导致重大装备发生恶性事故的重要原因之一，磨损监测是预防重大装备事故和装备健康管理的重要手段。润滑油磨损颗粒的大小、材质、形状、粒度分布等特征直接反应了摩擦副的磨损情况。润滑油磨损颗粒监测已经成为装备运维和故障诊断的重要方法。
[0003]电磁感应式磨粒检测传感器作为目前主流的磨粒在线检测传感器之一，得到了国内外企业和学者的广泛关注。但是传统的电磁式磨粒检测传感器往往受到磁场频率及磁场强度的限制，大部分最小检测精度维持在60
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120微米，使得传感器难以完成对不同材料的微小金属磨粒检测。
[0004]在申请号为202110051828.X的《基于高频高梯度磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法》的专利中公开了一种基于高频高梯度磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法，该传感器包括传感器壳体组件、磁场回路组件和油管检测组件；传感器壳体组件包括外壳、第一管接头、第二管接头，外壳的侧面设置有一个通孔，第一管接头、第二管接头分别设置外壳两侧的通孔口处；油管检测组件位于壳体中心，油管检测组件包括感应线圈以及油管,油管处于传感器内腔，且两端分别与第一管接头、第二管接头嵌合连接，油管管壁外侧设置有凹槽，所述感应线圈缠绕在油管凹槽内；磁场回路组件位于感应线圈外表面，磁路回路组件包括第一罐型磁极、第二罐型磁极和激励线圈。该专利的虽然可实现对微小金属磨粒的检测，但其使用的是纯交变磁场，其对铁磁性颗粒和非铁磁性金属颗粒的检测是受限于频率设置的，频率过高易于检测非铁磁颗粒但检测的铁磁颗粒精度会受影响，频率过低易于检测铁磁颗粒但是不利于检测非铁磁颗粒，这就需要一个非常恰到好处的频率设置，但这是非常复杂的调节过程，而且也无法将铁磁和非铁磁的检测精度同时提高；本专利技术的提供一个复合场的传感，将交变磁场和静磁场耦合，不再需要为了平衡二者的检测能力而在频率设置上有所妥协，可以同时提高铁磁和非铁磁的检测精度。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法，该传感器包括：传感器壳体组件、磁场回路组件和油管检测组件；所述传感器壳体组件包括外壳1、第一管接头31和第二管接头32，所述外壳1的侧面设置有一个通孔，所述第一管接头31、第二管接头32分别设置在外壳1两侧的通孔口处；油管检测组件位于壳体1中心，所述油管检测组件包括感应线圈7以及油管4，油管4处于传感器内腔，且油管4两端分别与第一管接头31、第二管接头32嵌合连接；油管4管壁外侧嵌套有线
圈骨架5，线圈骨架上设置有左侧凹槽、中间凹槽和右侧凹槽；所述感应线圈7缠绕在线圈骨架5中间凹槽内；所述磁场回路组件包括第一激励线圈61、第二激励线圈62和永磁环8，第一激励线圈61和第二激励线圈62分别缠绕在线圈骨架5的左侧凹槽和右侧凹槽内；永磁环8套在线圈骨架5上，永磁环8和线圈骨架5通过第一固定块21和第二固定块22固定在壳体1内部；第一固定块21与第一管接头31嵌合连接，第二固定块22与第二管接头32嵌合连接。
[0006]优选的，第一固定块21和第二固定块22均为圆锥面凹槽结构，且中心均设置有一通孔，第一固定块21和第二固定块22以外壳1的中垂线对称设置且第一固定块21和第二固定块22的圆锥面凹槽结构相向设置。
[0007]优选的，线圈骨架5的中心设置有一通孔，其两端为圆锥面，分别与第一固定块21和第二固定块22的圆锥面凹槽相配合。
[0008]优选的，第一固定块21和第二固定块22的材料为非铁磁性绝缘材料。
[0009]优选的，永磁环8的中心与感应线圈7的中心重合，且由第一固定块21和第二固定块22固定。
[0010]一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器的检测方法，包括以下步骤：
[0011]S1、金属磨粒检测传感器内部永磁环8在流道中产生高梯度磁场；
[0012]S2、金属磨粒检测传感器内部激励线圈61通10kHz
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5MHz范围内的高频率交流电作为激励，激励线圈62通与激励线圈61频率相同，相位相反的高频交流电作为激励；
[0013]S3、当油管内部有金属磨粒通过流道时，金属磨粒检测传感器通过感应线圈7的感应电压变化反应磨粒特性。
[0014]本专利技术的有益效果为：本专利技术可以兼顾铁磁性磨粒和非铁磁性磨粒的检测，并且检测性能良好；通过永磁环所产生的高梯度磁场，提升了因铁磁性磨粒通过时导致的磁通变化量，减小了频率过高时涡流效应对铁磁性磨粒的影响，增强了传感器的铁磁性磨粒检测能力；采用交流电驱动两个激励线圈反相激励，产生的高频磁场，以差动的方式提升了对于磁导率较小的非铁磁性磨粒的检测能力；本专利技术可同时提高铁磁和非铁磁的检测精度，且结构紧凑，降低了传统传感器的制造精度，外部壳体可有效避免外界电磁干扰，适用于各类检测环境。
附图说明
[0015]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：
[0016]图1为本专利技术中基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器的剖视图。
[0017]图2为本专利技术中基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器的分解示意图；
[0018]图3为本专利技术中基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器的磁场回路组件分解示意图；
[0019]图4为本专利技术的实施例中材料为铁的金属颗粒通过油管时，感应电压的变化示意图；
[0020]图5为本专利技术的实施例中材料为铜的金属颗粒通过油管时，感应电压的变化示意
图。
[0021]图中：1、壳体；21、第一固定块；22、第二固定块；31、第一管接头；32、第二管接头；4、油管；5、线圈骨架；61、第一激励线圈；62、第二激励线圈；7、感应线圈；8、永磁环。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提出了一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器及其检测方法，如图1所示，所述传感器包括：传感器壳体组件、磁场回路组件和油管检测组件；所述传感器壳体组件包括外壳1、第一管接头31和第二管接头32，所述外壳1的侧面设置有一个通孔，所述第一管接头31、第二管接头32分别设置在外壳1两侧的通孔口处；油管检测组件位于壳体1中心，所述油管检测组件包括感应线圈7以及油管4，油管4处于传感器内腔，且油管4两端分别与第一管接头31、第二管接头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器，其特征在于，包括传感器壳体组件、磁场回路组件和油管检测组件；所述传感器壳体组件包括外壳(1)、第一管接头(31)和第二管接头(32)，所述外壳(1)的侧面设置有一个通孔，所述第一管接头(31)、第二管接头(32)分别设置在外壳(1)两侧的通孔口处；油管检测组件位于壳体(1)中心，所述油管检测组件包括感应线圈(7)以及油管(4)，油管(4)处于传感器内腔，且油管(4)两端分别与第一管接头(31)、第二管接头(32)嵌合连接；油管(4)管壁外侧嵌套有线圈骨架(5)，线圈骨架上设置有左侧凹槽、中间凹槽和右侧凹槽；所述感应线圈(7)缠绕在线圈骨架(5)中间凹槽内；所述磁场回路组件包括第一激励线圈(61)、第二激励线圈(62)和永磁环(8)，第一激励线圈(61)和第二激励线圈(62)分别缠绕在线圈骨架(5)的左侧凹槽和右侧凹槽内；永磁环(8)套在线圈骨架(5)上，永磁环(8)和线圈骨架(5)通过第一固定块(21)和第二固定块(22)固定在壳体(1)内部；第一固定块(21)与第一管接头(31)嵌合连接，第二固定块(22)与第二管接头(32)嵌合连接。2.根据权利要求1所述的一种基于高梯度永磁和高频磁场的金属颗粒检测传感器，其特征在于，第一固定块(21)和第二固定块(22)均为圆锥面凹槽结构，且中心均设置有一通孔，第一固定块(21)和第二固...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯松，袁铮，景蔚萱，赵立波，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：