本发明专利技术属于油液磨粒监测领域，特别涉及一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，装置包括感应式磨粒检测传感器；感应式磨粒检测传感器包括U型管检测组件、激励线圈、铁芯、两个检测线圈、两个油管锁紧装置以及两个磁极；采集油液的两个检测信号，根据检测信号初步估算磨粒运动的速率，并设置低通滤波的截止频率；根据截止频率对检测信号进行滤波处理，对滤波后的信号进行降噪处理，得到两个新的检测信号，根据新的检测信号估算磨粒的体积大小；本发明专利技术在油液磨粒监测中能够依据采集的磨粒信号时延精确的计算出油液铁磁性磨损颗粒的实时运动速度，并利用多维最小均方算法实现信号自适应降噪，并实现磨粒信号识别和磨粒大小估计。粒大小估计。粒大小估计。
【技术实现步骤摘要】
一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法
[0001]本专利技术属于油液磨粒监测领域，特别涉及一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法。
技术介绍
[0002]润滑油液系统中的磨损颗粒是反映机械设备健康状况的重要指标之一，通过感应式磨粒检测传感器在线监测油液中金属颗粒的大小和浓度信号，从而实现对机械设备磨损情况的实时评估。目前，油液磨粒检测传感器已广泛运用于轮船变速箱磨损检测，航空发动机工作状态评估以及风力发电涡轮机的寿命预测等领域。但在实际应用中，磨粒通过传感器时产生的感应信号十分微弱，且不可避免的存在随机噪声和振动干扰使得传感器输出磨粒信号出现失真，从而严重制约了感应式磨粒检测传感器的检测性能。对此，有学者尝试利用信号处理办法结合磨粒信号模型和识别指标来提取磨粒特征信息。在有关信号处理的磨粒特征提取算法中，通常磨粒信号的能量主要集中在低频段，采样信号往往需要以磨粒信号的频率为指标选择合适的截止频率进行低通滤波，从而抑制部分高频噪声和干扰，并且选取适当的截止频率不会破坏磨粒的形态特征。若截止频率选取过小，可能导致磨粒信号能量丢失，造成其形态特征发生畸变；反之若截止频率选取过大，则可能残留高频噪声，影响后续磨粒信号的准确辨识。而磨粒信号的频率与油液中磨粒运动速度密切相关。所以，磨粒运动速度的精确计算对于磨粒信号提取与大小估计有重要意义。
[0003]目前，国内外依据机械系统在故障出现的早期阶段时金属磨粒较小的特征，而直接假定磨粒运动速度等同于油液流速来估算磨粒信号频率范围。然而，该估算方法由于受到磁场力、重力、油液粘滞阻力多场耦合作用，油液流速与磨粒运动速度并非一致，这将导致磨粒信号中心频率的估计偏差；在传感器结构和驱动电流固定的情况下，磨粒感应电压信号的幅值主要由磨粒体积和磨粒运动速度所共同决定；因此，误差较大的运动速度估计会显著影响到磨粒体积大小的计算结果的准确性，从而不利于评估设备真实磨损情况。
技术实现思路
[0004]为解决以上现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，U型通道回流油路的磨粒检测装置包括感应式磨粒检测传感器；所述感应式磨粒检测传感器包括U型管检测组件、激励线圈、铁芯、检测线圈A、检测线圈B、两个油管锁紧装置以及两个磁极；两个油管锁紧装置分别设置在两个磁极上，用于固定U型管检测组件；两个磁极之间设置有气隙，通过铁芯将两个磁极平行相向连接；所述激励线圈缠绕在铁芯上；两个检测线圈分别缠绕在U型管检测组件中，构成感应式磨粒检测传感器；采用感应式磨粒检测传感器对信号进行检测包括：
[0005]S1：采用包含检测传感器、前置放大器、信号采集卡和齿轮油泵的监测装置对含有金属磨粒的油液进行连续信号采集；采集的信号包括当金属磨粒通过检测流道A时，检测线圈A采集到检测信号A；当金属磨粒回流通过检测流道B时，检测线圈B采集到检测信号B；
[0006]S2：根据检测信号A和检测信号B中同一感应电压峰峰值所对应的时刻估算出对应的时延，并结合已知的传感器有效检测区域的长度，初步估算油液中磨粒运动速度以及感应电压的中心频率；根据油液中磨粒运动速度和感应电压的中心频率设置低通滤波的截止频率；
[0007]S3：根据低通滤波的截止频率对检测信号A和检测信号B进行低通滤波和谐波消除处理；将滤波后的检测信号A作为最小均方滤波器的输入信号，同时检测信号B作为最小均方滤波器的期望信号进行自适应降噪，得到检测信号C；将检测信号B作为输入信号，检测信号A作为期望信号输入最小均方滤波器，得到检测信号D；
[0008]S4：对检测信号C和检测信号D进行滑动相关系数分析，即将检测信号C的队尾数据和检测信号D的队首数据逐步丢掉，计算剩余部分的皮尔逊相关性，当相关性最大时，检测信号C和与检测信号D的滑动长度对应检测信号C与检测信号D之间的精确时延；根据精确时延估计出磨粒的运动速度，并提取检测信号C和检测信号D的幅值数值特征，估算出相应磨粒的体积大小。
[0009]优选的，所述U型管检测组件包括U型管、第一检测油管以及第二检测油管；第一检测油管和第二检测油管分别与U型管的两个管口连接。
[0010]进一步的，第一检测油管的中间位置缠绕检测线圈A，第二检测油管的中间位置缠绕检测线圈B，通过两个检测线圈分别采集可互作为参考信号的两组检测信号。
[0011]优选的，油管锁紧装置的下端设置有凹槽，凹槽上设置有螺纹孔；将凹槽与磁极对应，并采用内六角沉头螺栓通过通孔固定在磁极上。
[0012]进一步的，油管锁紧装置的上部设置有两个通孔，两个通孔的直径与U型管检测组件的第一检测油管、第二检测油管的直径相匹配，且两个通孔的距离与第一检测油管和第二检测油管之间的距离相等。
[0013]优选的，检测信号A包含磨粒信号和噪声干扰，检测信号B只包含噪声干扰，且该干扰与检测信号A中的干扰高度相关。
[0014]优选的，根据检测信号A和检测信号B中同一感应电压峰峰值所对应的时刻估算出对应时延的公式为：
[0015][0016]其中，l表示第一检测线圈中点沿着管道至第二检测线圈中点的距离，t
1max
表示检测信号A中磨粒信号幅值最大处对应的时间，t
2max
表示检测信号B中磨粒信号幅值最大处对应的时间，t
1min
表示检测信号A中磨粒信号幅值最小处对应的时间，t
2min
表示检测信号B中磨粒信号幅值最小处对应的时间。
[0017]优选的，初步估算油液中磨粒运动速度以及感应电压的中心频率的公式为：
[0018]v
lr
＝l/τ
[0019]其中，l表示第一检测线圈中点沿着管道至第二检测线圈中点的距离，τ表示初步估算出的时延，v
lr
表示初步估算的油液中磨粒运动速度；
[0020]f
d
＝1/τ
[0021]其中，f
d
表示初步估算的感应电压中心频率。
[0022]优选的，精确估计出磨粒的运动速度的过程包括：将检测信号D相对于检测信号C
滑动，并计算滑动之后的相关系数；当两检测信号中的磨粒信号重合时，相关系数值最大，其中检测信号D的滑动距离所对应的时间，即为磨粒通过检测区域的时间；计算公式为：
[0023]v
le
＝l/t
cmax
[0024]其中，t
cmax
＝2N
w
/f
s
表示相关系数最大时检测信号D的滑动距离对应的时间，N
w
表示检测信号C和与检测信号D的滑动长度，f
s
表示采样频率。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]1、U型管的结构设计使得金属磨粒通过检测线圈A时，由于线圈参数相似环境相似，检测信号B与检测信号A的背景噪声之间高度相关。与此同时，当金属磨粒通过检测线圈B时，检测信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，其特征在于，U型通道回流油路的磨粒检测装置包括感应式磨粒检测传感器；所述感应式磨粒检测传感器包括U型管检测组件、激励线圈、铁芯、检测线圈A、检测线圈B、两个油管锁紧装置以及两个磁极；两个油管锁紧装置分别设置在两个磁极上，用于固定U型管检测组件；两个磁极之间设置有气隙，通过铁芯将两个磁极平行相向连接；所述激励线圈缠绕在铁芯上；两个检测线圈分别缠绕在U型管检测组件中，构成感应式磨粒检测传感器；采用感应式磨粒检测传感器对信号进行检测包括：S1：采用包含检测传感器、前置放大器、信号采集卡和齿轮油泵的监测装置对含有金属磨粒的油液进行连续信号采集；采集的信号包括当金属磨粒通过检测流道A时，检测线圈A采集到检测信号A；当金属磨粒回流通过检测流道B时，检测线圈B采集到检测信号B；S2：根据检测信号A和检测信号B中同一感应电压峰峰值所对应的时刻估算出对应的时延，并结合已知的传感器有效检测区域的长度，初步估算油液中磨粒运动速度以及感应电压的中心频率；根据油液中磨粒运动速度和感应电压的中心频率设置低通滤波的截止频率；S3：根据低通滤波的截止频率对检测信号A和检测信号B进行低通滤波和谐波消除处理；将滤波后的检测信号A作为最小均方滤波器的输入信号，同时检测信号B作为最小均方滤波器的期望信号进行自适应降噪，得到检测信号C；将检测信号B作为输入信号，检测信号A作为期望信号输入最小均方滤波器，得到检测信号D；S4：对检测信号C和检测信号D进行滑动相关系数分析，即将检测信号C的队尾数据和检测信号D的队首数据逐步丢掉，计算剩余部分的皮尔逊相关性，当相关性最大时，检测信号C和与检测信号D的滑动长度对应检测信号C与检测信号D之间的精确时延；根据精确时延估计出磨粒的运动速度，并提取检测信号C和检测信号D的幅值数值特征，估算出相应磨粒的体积大小。2.根据权利要求1所述的一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，其特征在于，所述U型管检测组件包括U型管、第一检测油管以及第二检测油管；第一检测油管和第二检测油管分别与U型管的两个管口连接。3.根据权利要求2所述的一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，其特征在于，第一检测油管的中间位置缠绕检测线圈A，第二检测油管的中间位置缠绕检测线圈B，通过两个检测线圈分别采集可互作为参考信号的两组检测信号。4.根据权利要求1所述的一种采用U型通道回流油路磨粒检测装置的信号检测方法，其特征在于，油管锁紧装置的下端设置有凹槽，凹槽上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯松，宋鸿正，罗久飞，甘欣凌，刘伍浪，张自强，刘新，郑睿，邓云春，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。