【技术实现步骤摘要】
本技术属于传动系统监测诊断，具体涉及一种基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器。
技术介绍
1、油液粘度是液力自动变速器最重要的性能之一。通常，油液粘度越小，齿轮搅油的能量损失越小，液力自动变速器的传动效率越高。然而，油液粘度过小时，会导致自动变速器液压系统的泄漏量增大，进一步影响自动变速器离合器液压腔的油压，从而导致换挡品质降低、寿命缩短，严重时甚至会导致故障发生。相反，随着油液粘度的升高，齿轮搅油所消耗的功率将增大，进而使自动变速器的传动效率降低和起动扭矩增大。同时，液压系统中的电磁阀也会因为油液粘度过高导致其工作响应时间长，离合器充油时间延长，出现换挡延迟，增加滑摩功，导致离合器中摩擦片烧伤，最终造成自动变速器故障。此外，高粘度的液力自动变速器油液也会造成油泵吸空等问题。因此，自动变速器油液需要进行实时监测，保证合理的换油时机和换挡参数，以确保自动变速器高效率无故障的正常运行，同时通过对油液粘度的监测，能够判断油液及自动变速器的健康状况，为维护人员提供保养依据。
2、自动变速器的油液监测技术是一种有效的工况监测和故障诊断的方法，它通过采集自动变速器的油液样品，分析自动变速器的在用润滑油的理化性能指标变化，获得自动变速器的润滑状态信息。目前在设备保养中，主要采用离线技术对油的性能、状态进行监测，现场采集的油样送至检测中心后进行理化性能指标的测试。这种检测方法存在以下不足：检测设备体积庞大，只适合实验室环境进行离线分析，不适合在线或现场分析测试；结果周期时间较长，无法满足实时性的要求；检验仪器成本高，对维护
3、因此，需寻找一种在保持高精度高灵敏度的同时，可以对油液粘度进行现场实时检测，且能够作为自动变速器选装部件的低成本油液粘度传感器，同时能够简化监测设备的维护和操作技术要求。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本技术要解决的技术问题是：如何开发一种能够作为自动变速器选装部件的低成本油液粘度传感器，能够在保持高精度高灵敏度的同时，实现对液力自动变速器油液粘度的实时快速检测和监测，为维修人员提供油液及自动变速器健康状况的保养依据，同时简化监测设备的维护和操作技术要求。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本技术提供一种基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，所述传感器包括：传感器主体、磁致伸缩换能器①、油液进口与油液出口②、流道装置③、t形检测腔④、磁场发生装置⑤；
5、其中，所述传感器主体为一中空结构，构成了所述传感器的主体轮廓；
6、所述传感器主体的两端设置有分别与油液管道连接的油液进口与油液出口②；
7、在所述油液进口与油液出口②的两个口之间，水平设置内置的所述流道装置③；
8、在所述流道装置③正下方，垂直设置所述t形检测腔④；
9、所述t形检测腔④内部中间，垂直设置所述磁致伸缩换能器①；
10、所述t形检测腔④外侧，设置所述磁场发生装置⑤。
11、其中，所述传感器主体的顶部，还设置有顶部样品更换口⑥。
12、其中，所述磁致伸缩换能器①以铁基非晶合金薄膜材料为基底。
13、其中，所述磁致伸缩换能器①采用fe-ni非晶合金材料薄膜。
14、其中，所述薄膜材料的厚度为15μm，在薄膜外层通过等离子溅射的方式对其表面分别进行铬层和金层的薄膜沉积，以此形成磁致伸缩换能器①。
15、其中，所述磁致伸缩换能器①为矩形薄膜，沿长度方向竖直立于t形检测腔④内，且在t形检测腔④竖直方向无任何约束，以此确保磁致伸缩换能器①能够自由振动。
16、其中，通过顶部样品更换口⑥，可以更换反复使用的磁致伸缩换能器①。
17、其中，所述磁场发生装置⑤位于t形检测腔④外围及下侧，包括永磁铁，螺线管、以及与螺线管相连的网络分析仪；
18、其中，永磁铁位于t形检测腔④下方，螺线管缠绕于t形检测腔④的外围，并通过导线连接至网络分析仪；
19、所述传感器的磁场包括恒定磁场与交变磁场；其中，恒定磁场由永磁铁产生，其磁场线沿着磁致伸缩换能器①的长度方向；交变磁场由缠绕于t形检测腔④外围的通电的螺线管产生，其磁场线沿着磁致伸缩换能器①的长度方向；该通电的螺线管为激励线圈与检测线圈的共用线圈，当网络分析仪向螺线管输出一个交变电流时，通过螺线管与永磁铁分别产生的交流磁场与直流磁场的相互作用，使置于t形检测腔④内的磁致伸缩换能器①产生共振现象，并通过检测线圈向网络分析仪返回此共振现象的频率与幅值；
20、随着油液粘度的上升，磁致伸缩换能器①的共振频率与幅值发生线性变化；
21、通过感应该共振频率变化，计算出油液的粘度状态。
22、其中，在t形检测腔④中，磁致伸缩换能器①是一个完全无束缚的矩形磁弹性薄膜带；由于磁致伸缩效应，在外加交变磁场与恒定磁场下，传感器以一定频率进行机械振动，表现为形状或者位置变化；同时产生感应磁通量，以此作为响应信号，由检测线圈检测出，并通过网络分析仪对振动响应信号的频率和幅值进行展示；传感器的谐振频率为：
23、
24、其中，n＝1、2、3、……，为模态值，l为传感器长度，es为杨氏模量，ρs为传感器密度，σ为泊松比。
25、其中，当磁致伸缩传感器①浸没在液体中时，受到液体对它的剪切力，其数值大小与液体的粘度成负相关关系，使得传感器的谐振频率和振动幅度均减小；随着液体粘度的增大，谐振频率波谷逐渐向左移动，同时峰-峰距逐渐减小；传感器的谐振频率变化为：
26、
27、其中，ρl为待测流体密度，η为待测流体粘度，f0为传感器的固有谐振频率，d为特征长度；
28、由此表明，传感器的谐振频率变化与液体的粘度及密度的乘积的平方根成正比；在已知待测液体密度的情况下，可以测出该液体的粘度。
29、(三)有益效果
30、本技术提供一种液力自动变速器的实时油液粘度检测传感器。该传感器利用磁致伸缩材料的物理特点，实现油液粘度的高精度高灵敏度实时现场检测，同时降低检测仪器成本和简化维护要求，可满足润滑油状态的实时监测，同时也可以进行现场取样检测。
31、与现有技术相比较，本技术的技术效果是：、
32、(1)采用小尺寸磁致伸缩薄膜材料，精度和灵敏度高；
33、(2)实现现场实时快速检测检测，亦可进行现场取样检测；
34、(3)传感器整体采用全铝结构，成本低、重量轻，可作为自动变速器或其他设备选装部件；
35、(4)设备关键零部件仅为铁基磁致伸缩薄膜材料和螺线管，可重复利用；
36、(5)换能器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述传感器包括：传感器主体、磁致伸缩换能器(①)、油液进口与油液出口(②)、流道装置(③)、T形检测腔(④)、磁场发生装置(⑤)；
2.如权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述传感器主体的顶部，还设置有顶部样品更换口(⑥)。
3.如权利要求2所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述磁致伸缩换能器(①)以铁基非晶合金薄膜材料为基底。
4.如权利要求2所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述磁致伸缩换能器(①)采用Fe-Ni非晶合金材料薄膜。
5.如权利要求3所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述薄膜材料的厚度为15μm，在薄膜外层通过等离子溅射的方式对其表面分别进行铬层和金层的薄膜沉积，以此形成磁致伸缩换能器(①)。
6.如权利要求3或4所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述磁致伸缩换能器(①
7.如权利要求3或4所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，通过顶部样品更换口(⑥)，可以更换反复使用的磁致伸缩换能器(①)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述传感器包括：传感器主体、磁致伸缩换能器(①)、油液进口与油液出口(②)、流道装置(③)、t形检测腔(④)、磁场发生装置(⑤)；
2.如权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述传感器主体的顶部，还设置有顶部样品更换口(⑥)。
3.如权利要求2所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述磁致伸缩换能器(①)以铁基非晶合金薄膜材料为基底。
4.如权利要求2所述的基于磁致伸缩材料的液力自动变速器油液粘度传感器，其特征在于，所述磁致伸缩换能器(①)采用fe-ni非晶合金材料薄膜。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜松涛，钟超杰，王德文，高子茵，邹武俊，王叶，宋振川，毛润，冯光军，盖江涛，吕庆军，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：新型
国别省市：
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