[发明专利]快速检测润滑油中铁磁磨粒的装置和检测方法以及信号处理电路

说明书

技术领域

本发明公开一种铁元素的检测方法和检测装置以及信号处理电路，特别是一种快速检测润滑油中铁磁磨粒的装置和检测方法以及信号处理电路。 

背景技术

现有技术中的机械动力零部件主要是以铁质材料为基础制成的，而在使用中，这部分零件往往需要比一般零部件具有较高的机械性能，目前，这种性能主要通过材料表面处理而得到，这样就出现一个现象，即是往往该部件表面比较致密、硬度比较高、耐磨性能好，含碳量、铁的氧化物的比重较大；而越往里则刚好相反，颗粒相对较大、材质相对较软，耐磨性能差、碳和铁氧化物含量较低，而铁单质比重呈逐渐增大，而且颗粒也较大，这给机械故障诊断提供了重要的信息。在机械传动中经常会使用到润滑油，润滑油好比机械设备的血液，而所有摩擦副产生磨损颗粒都会流入润滑油中，从而使得润滑油变成了机械磨损信息的载体，通过监测润滑油的铁磁性磨粒，根据铁磁颗粒的多少、大小进行分析可得知机器的磨损状况，预知机器的运行状况和发现故障隐患。 

目前对润滑油铁磨粒的检测手段很多，比如铁谱分析、光谱分析、颗粒计数器等等。(1)、铁谱分析技术是利用高梯度的磁场，将油内磨屑颗粒与油液及杂质分离，并使其按一定规律，沉积在置于磁场上方的玻璃片上，形成谱片，再利用光学显微系统对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察，再对磨损类型进行鉴别和分类。它的特点是能观测到磨粒的尺寸、形貌、颜色等，但需要样品预处理，检测周期长，工序流程复杂，条件要求较高，而且操作人员需要具备一定素 质及经验，不利于现场进行测试。(2)、光谱分析是利用每个元素都有其特有的原子结构的事实。当原子吸收到附加的能量时，其核外电子就会从低能级跃迁到高能级的轨道上去，这时的原子处于不稳定状态，原子由不稳定状态返回稳定状态要释放一定频率的电磁波能量，每种元素发出特有波长的光或颜色。将辐射出的光经过色散，得到按波长排列的线光谱，根据特征谱线有无出现判断某物质是否存在，根据特征谱线的强弱判断该物质含量的多少。它的特点是可在30秒钟内精确分析出油液中近20种(最多可达32种)元素的(PPM级)含量，可分析润滑油和液压油中的各种磨损金属元素Fe、Cu、Al、Pb，添加剂元素S、P、Ca、Ba和外界污染元素Si的浓度。但是，它的体积笨重、庞大，检测费用昂贵。(3)、颗粒计数器的基本原理是利用用样流过毛细管，在毛细管的一侧装有激光光源，另一侧装的有光学放大系统，和图像传感器，当油样有磨粒流过时，磨粒在传感器上成像，根据成像的尺寸大小和脉冲次数便可以获知磨粒的尺寸的大小和个数，它的不足之处是不能检出粒径的材质，润滑油中往往含有不同的颗粒种类，比如碳粒、油泥和各种氧化物等，而且体积庞大，颗粒计数器只能识别大小和数目，不能反应铁磨粒的多少。上述这些方法通常仅仅适合于实验室分析用。 

发明内容

针对上述提到的现有技术中的润滑油中铁磨粒检测方法的缺点，本发明提供一种简单、可行，且分析速度快、成本低廉的检测方法和装置，解决了上述技术问题。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种快速检测润滑油中铁磁磨粒含量的装置和检测方法该方法为在一个具有交变磁场的激励线圈两端等距离位置处分别设置有一个检测线圈和一个平衡线圈，将测试样品靠近其中一个磁感线圈，检测两个磁感线圈感应信号，并对感应信号进行积分和放大，通过两个信号的差值推算被测样品中含有铁磁磨粒 的多少。 

一种实现上述方法的检测装置，包括一个具有交变磁场的激励线圈、一个检测线圈和一个平衡线圈、一个检测转盘和检测信号处理电路，两个磁感线圈分别设置在激励线圈两端等距离处，其中一个磁感线圈为感应线圈，另一个磁感线圈为平衡线圈，检测转盘靠近感应线圈设置，感应线圈和平衡线圈分别输出感应信号给检测信号处理电路。 

一种用于上述方法的微弱信号处理电路，该电路包括检测电桥、采样保持器、比较器、直流放大器、模数转换器和单片机，两个磁感线圈分别输出感应信号至检测电桥进行检测，检测电桥输出检测信号给采样保持器进行信号保持，采样保持器分别输出两个磁感线圈感应信号的保持信号给比较器进行比较，比较器将信号比较结果输出给直流放大器进行信号放大，放大后的信号经过模数转换器转换成数字信号给单片机进行处理。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括： 

所述的交变磁场的变换频率为1KHz～5KHz。 

所述的磁芯采用柱形铁芯上绕上激励线圈形成，给激励线圈通入变换的激励信号，使其产生交变磁场。 

所述的激励信号为正弦信号。