[发明专利]一种基于电感量测量的在线油液颗粒传感器

说明书

技术领域

本发明涉及在线油液监测领域，特别涉及一种连续测量磨损颗粒数量、尺寸分布、颗粒产生速率的在线油液颗粒传感器。

背景技术

磨损是反映摩擦学系统运行状态的重要指标，在很大程度上决定了机器的健康状态和服役性能，为此，已经成为机器设备健康状态监测的重要内容。

加拿大国家研究委员会（National Research Council)研究表明由颗粒诱导的磨损占磨损故障的82％，包括有疲劳、磨料和腐蚀等三类，而非颗粒诱导的磨损有粘着、微动及其它磨损，但仅占18％。由此可知，颗粒不仅是磨损的主要原因，也是反映设备磨损状态的一项重要指标。因而，在线连续监测油液中磨粒数量、尺寸分布、几何形态成为一种监测摩擦学系统磨损状态最行之有效的方法，并以此实现机器健康状态的诊断和服役性能分析。

目前广泛应用的在线油液颗粒传感器主要有两类：

一类是以美国太平洋科学仪器公司的HIAC PM4000系列产品为代表的油液在线颗粒计数器，用于实时监测各种液压和润滑系统的颗粒度，可测量的磨粒粒径最小可达4μm，但其测量结果输出形式为磨粒一定尺寸区间的磨粒个数，其磨粒尺寸区间划分受仪器本身的精度和通道数的限制，典型通道数为四，因此此类传感器的缺点在于不能输出油液中磨粒的精确尺寸分布。

另一类是以加拿大GasTOP公司的MetalSACN为代表的在线油液颗粒传感器。其结构简单可靠，目前已广泛用于输油管路、航海船舶业，发电工业及相关工业领域，已被证明是有效而可靠的检测工具。但其测量范围仅限于大磨粒，可测量的最小金属磨粒为100μm，最小非金属磨粒为405μm；并且，其测量精度受到磨粒连续性的影响。

典型情况下，齿轮箱齿轮副正常磨损磨粒尺寸在长度方向低于15μm，大部分在2μm以下；过载磨损磨粒的尺寸取决于过载程度，在长度方向可达1mm，初期过载产生150μm或稍小的磨粒。过速磨损的磨粒尺寸范围为150μm以下；疲劳磨损磨粒尺寸在长度方向可达150μm，大于15μm的大磨粒主要落在15~25μm范围以内。齿轮箱滚动轴承正常磨损层状磨粒尺寸在长度方向上为10~30μm；疲劳磨损产生的片状磨粒尺寸在150μm以下，大多落在15~20μm的范围内。齿轮箱滑动接触正常磨损、过载磨损磨粒特征与齿轮磨损磨粒特征类似；过速磨损磨粒尺寸取决于过速程度，长度方向上可达1mm。上述详见《胡元哲，齿轮箱磨粒在铁谱片上的识别特征.润滑与密封，2006(3)：第148-150页.》

由此可知，大多数磨擦副的正常磨损磨粒尺寸一般在10μm以下，10μm以上磨粒包涵了摩擦学系统充分的磨损状态信息。上述两类传感器或者无法实现单个磨粒尺寸的测量，或者无法测量10μm附近的小磨粒。因此，能否快速、准确监测油液中10μm及以上的磨粒，对磨擦副的磨损状态的监测至关重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于电感量测量的在线油液颗粒传感器，能有效检测油液中最小10μm的金属颗粒，为在线磨损状态监测提供有效的技术手段，具有结构简单、可靠的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于电感量测量的在线油液颗粒传感器，包括传感器主体以及安装在其内部的传感器测试电路；

传感器主体包括底板1、左接头2、外壳3、绝缘油管4、测试线圈6、右接头7、测试电路9，左接头2、右接头7、测试电路9分别通过螺纹连接固定于底板1上，绝缘油管4通过过渡配合两端粘接于左接头2和右接头7上，左接头2和右接头7上分别设有标准螺纹孔8用于连接快速接头，外壳3上开有一圆孔5，用于引出传感器内部电源线和信号线，测试线圈6为漆包线在绝缘油管4上按顺时针方向螺旋缠绕2.5圈，测试线圈6两端分别焊接至测试电路9的电容C4两端；

传感器测试电路包括稳压电源、高频测试和两级放大三部分，稳压电源输入端接直流24V电源，稳压电源输出12V接入高频测试部分和两级放大的第二级运算放大器电源端；稳压电源输出5V接两级放大部分的第一级运算放大器电源端，高频测试输出信号接两级放大信号输入端。

所述的稳压电源部分包括二极管D1，电阻R1，电容C1、电容C2、电容C3，三端稳压管U1、三端稳压管U2，二极管D1正极接24V直流稳压电源VCC，负极接电阻R1的一端，电阻R1另一端接三端稳压管U1和三端稳压管U2的输入端，电容C1并接于三端稳压管U2的输入端和地，电容C2并接于三端稳压管U1的输出端和地，电容C3并接于三端稳压管U2的输出端和地。