[实用新型]用于流体中颗粒显微实时检测的微流场传感器

说明书

技术领域

本实用新型的用于流体中颗粒显微实时控制的微流场传感器，属于机械工程中污染与磨损颗粒显微实时检测。

背景技术

在润滑系统和液压系统中，磨损是不可避免的，为保证润滑系统和液压系统的正常运行，就要及时知道油液的状况，捕捉到尚未发生的事故隐患，保障设备的安全运行，避免支付昂贵的修理费用，减少损失停工修理时间，降低维修成本。现在的油液分析主要有原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、铁谱分析、颗粒计数器、磁性柱塞等。现主要分析下后三种方式。铁谱分析是通过铁谱仪在实验室内实现，就是在润滑系统或液压系统中定期取样，在实验室经过油样的预处理、制谱、读谱等，才能分析磨损颗粒成分大小，形貌分布，研究磨损机理。但这种信息的必须经有经验的专家来分析判断，这样检测时间耗时很长且误差大，主观影响多，属于离线检测。颗粒计数器是采用光电记数法测量固定体积油液内磨粒的大小和数量，判定设备污染程度。这种方法不能区分磨损颗粒和其他污染物，不能识别磨粒类型，仪器相对昂贵。该方法主要是易遗漏重要的故障信息，但可以实现在线检测。磁性柱塞就是通过壳体下腔装有电磁铁吸附油液中的铁磁性物质与隔膜上，在电磁铁上贴有霍尔元件，穿过霍尔元件的磁通量发生改变时，感应电压也响应改变，当达到预定电压或时间时，电磁铁断电释放铁磁性磨粒，电磁铁再次通电进行下一次监测，实现油液中铁磁物质的连续测量。它是分析颗粒的大小和形貌，从而判断磨损情况，其缺点是无法分析非铁磁性物质，耗时长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够在现场油路中随时监测润滑系统和液压系统磨损和污染的工况，实施在线和离线两种模式的连续监测传感器。

一种用于流体中颗粒显微实时检测的微流场传感器，其特征在于：包括基体、镜头观测孔、进油口通道、出油口通道、覆盖板、高硬玻片、微流体导流片、微流场通道、分流通道，所述基体由一厚一薄的两块基体叠合而成，其竖向中央开有镜头观测孔，其中较厚的一块基体的长度方向沿中心线，一端开有进油口通道，另一端开有出油口通道，在基体竖向中央开有一个镜头观测孔，在较薄的一块基体内侧的中间部位有一个凹进去的矩形空腔，并开一个玻片嵌入槽，所述的高硬玻片包括视场玻片和底玻片，视场玻片与底玻片均通过基体中的玻片嵌入槽装于基体一侧中间部位凹进去的矩形空腔内；所述左右两块对称的微流体导流片夹在上述视场玻片与底玻片之间，形成中间的微流场通道和微流场通道两旁对称的两个分流通道。该微流场通道和该分流通道均与基体两端的进油口通道和出油口通道相通；所述覆盖板中央开有一个与基体相对应的镜头观测孔，该覆盖板粘贴在基体上的高硬玻片之间将高硬玻片密封。

有益效果

1、实时监测分析油液中的各类金属、非金属、聚合物和胶体等污染物和颗粒，最小分辨率达1μm。

2、具有颗粒计数器(污染监测)和颗粒分析的双重功能，并实现信息融合监测与故障诊断；

3、可以离线或在线监测分析，适合基地、实验室、舰船或野战场合使用。

4、结构简单可靠，成本低。

5、测量精度高，数据重现性误差＜2％。

四、附图说明

图1为传感器结构主视示意图；图2为传感器结构中较厚一块基体的俯视示意图；图3为微流体导流片示意图。

上述图中：1、进油口通道2、基体3、镜头观测孔4、出油口通道5、覆盖板6、高硬玻片7、分流通道8、微流场通道9、玻片嵌入槽10、微流体导流片

具体实施方式

本实用新型的实例结合附图做进一步说明。

如图1：该微流场传感器，是由基体、高硬玻片、微流体导流片组成，基体用黄铜制成由上下两部分组合而成，中间都开有镜头观测孔，下半部分基体稍为复杂，它开有玻片嵌入槽、进油口通道、出油口通道、高硬玻片分为视场玻片和底玻片，微流体导流片为PDMS材料，根据所需要的通道制成特定形状，与视场玻片、底玻片在中温下压制在一起，体导流片厚度为50μm，即视场玻片与底玻片的间隙距离，就是微流通道深度，满足系统需要。压制好的高硬玻片和微流体导流片置入基体，再用覆盖版固定，内腔用改性丙烯酸酯胶封闭。这样，在油液经通油口流经微流场，通过镜头观察孔，光学及数字双重放大，为进一步的图像处理得到理想的视图。

具体的监测过程是将本微流场传感器接入油路中，油液从进油口通道流入传感器，油液分成一路微流场通道和两路分流通道三路流通，再从出油口通道流出，两旁的分流支路成对称分布，中间的微流场通道中油液和磨粒的流动呈固液两相流特性，故磨粒集中在微流场通道的中间流动，这样我们利用超高亮度LED光源作为透射光源，微流场中的视场经长焦距显微镜头的光学放大，再经高速数字图象采集摄像头的数字放大，进入电脑进行油液污染分析和磨粒自动识别，从而进行机器运行状态综合监控与磨损故障融合诊断，实现实时在线监测的目的。