[发明专利]一种基于调幅波解调的滑油金属屑传感器信号处理方法

说明书

本发明提出一种动力传动系统滑油金属屑参数检测方法，基于调幅波解调原理对滑油金属屑传感器输出信号进行处理。本发明通过带通滤波器消弱传感器输出信号中的干扰，然后通过乘法器和高增益负反馈低通滤波器完成对信号的解调放大，CPU处理器再将采集到的信号进行处理，识别出金属屑类型，计算出颗粒大小，统计分析颗粒数据，结合被测齿轮、轴承特征给出系统磨损状态。本发明具有对动力传动系统滑油金属屑传感器信号测量精度高、计算简单的优点，可用于动力传动系统滑油金属屑类型识别和颗粒大小检测。

技术领域

本发明属于轴承、齿轮润滑油路监测技术领域，具体的说是一种滑油金属屑传感器信号处理方法。在线实时监测动力传动系统中滑油金属屑数量、大小等参数的累积状态，来分析动力传动系统的健康状况，以便于采取主动的维修措施来确保系统的可靠运行，最大优点为可以实时、全金属颗粒检测。

背景技术

航空发动机、燃气轮机等传动系统中齿轮、轴承摩擦部件在使用中会产生金属屑，这些金属屑连同外界进入滑油的砂粒等污染物，随着零部件的运转，悬浮于滑油系统中，随着工作时间与磨损状态的不同，它们的浓度、成分、尺寸均发生不同的变化。因此，滑油中金属屑参数的变化可以作为传动系统中齿轮、轴承系统磨损状态的信息。

发明内容

本发明的目的在于在线实时监测动力传动系统中滑油金属屑数量、大小等参数的累积状态，来分析动力传动系统的健康状况。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

滑油金属屑传感器信号处理方法包括金属屑激励信号电路、金属屑信号调理电路、金属屑颗粒识别及大小计算方法和维修提醒诊断单元。

金属屑激励信号电路用来产生传感器工作所需的满足幅值和频率要求的正弦(或者三角波)激励信号。

金属屑信号调理电路利用带通滤波器、乘法器和高增益负反馈低通滤波器对传感器输出信号进行解调放大，并将解调放大后的信号进行采集，转换为数字信号。

金属屑颗粒识别及大小计算方法，根据采集到的数字信号和传感器特性参数识别颗粒类别，计算金属颗粒大小。

维修提醒诊断功能，根据分析和统计到的金属屑颗粒类别及大小参数结合被测齿轮、轴承系统特征给出系统磨损状态。

所述的滑油金属屑传感器信号处理计算方法，其具体工作过程如下描述：

步骤1：激励信号发生单元用于产生传感器所需的正弦(或者三角波)信号，信号经过滤波和驱动后输出给传感器，传感器根据滑油中的颗粒信息产生对应的输出信号，对输出信号采用带通滤波器进行去噪处理，其中带通滤波器中心频率为传感器激励信号频率；

步骤2：金属屑信号调理单元利用乘法器和高增益负反馈低通滤波器对传感器输出信号进行解调放大，并将解调放大后的信号进行采集，转换为数字量信号；

步骤3：处理单元根据传感器铁磁和非铁磁颗粒通过特性，结合采集到的数字信号，识别出颗粒类别并计算颗粒大小。具体方法为，标记在一定时间2t范围内(结合滑油流速Qv、传感器内径尺寸D和传感器线圈有效长度L计算)，采集到信号的正最大值A_max、负最小值A_min及所在相对位置N_max、N_min、他们之间零点位置N_zero，如果满足以下三个条件，则判断信号有效，①信号的周期(其中f_s为采样频率)必须在流速所对应周期的范围内，②信号的正半边和负半边时间长度基本一致，③采集到信号的正最大值A_max和负最小值A_min的绝对值大小基本一致。再根据正最大值A_max正比与颗粒大小，N_max大于N_min则为铁磁颗粒，否则为非铁磁颗粒。