[发明专利]一种用于滑油金属屑传感器的信号模拟电路及信号模拟装置

说明书

本发明提供一种信号模拟电路，包括：微控制器，用于接受一信号模拟指令，所述信号模拟指令与金属屑的物理性质相关联；数模转换器，连接至所述微控制器的输出端；第一低通滤波器，连接至所述数模转换器的输出端；第一乘法器，其第一输入端连接至所述第一低通滤波器的输出端，第二输入端连接至一激励信号；第一驱动器，连接至所述第一乘法器的输出端，所述第一驱动器的输出端连接至所述第一激励线圈；第二低通滤波器，连接至所述数模转换器的输出端；第二乘法器，其第一输入端连接至所述第二低通滤波器的输出端，第二输入端连接至所述激励信号；第二驱动器，连接至所述第二乘法器的输出端，所述第二驱动器的输出端连接至所述第二激励线圈。

技术领域

本发明主要涉及信号处理领域，尤其涉及一种用于滑油金属屑传感器的信号模拟电路及信号模拟装置。

背景技术

电磁感应式滑油金属屑传感器广泛应用在航空发动机、燃气轮机等动力装置滑油中金属磨损颗粒的监测，是动力装置健康管理系统的重要组成部分。通过在线监测滑油金属磨损颗粒的大小、种类、数量等信息，可以在动力装置出现重大磨损故障之前诊断出早期磨损状况，预测从出现故障征兆到出现严重故障的时间，对于制定维修计划、预估部件寿命以及降低事故发生率具有重要意义。

图1示出了电磁感应式滑油金属屑传感器100的基本原理。滑油金属屑传感器内部的油路上缠绕有两个激励线圈(第一激励线圈101和第二激励线圈102)和一个感应线圈103。第一激励线圈101和第二激励线圈102的绕向相反，受同一交流电压110激励后产生两个极性相反的交变磁场。

理想情况下，在没有金属颗粒经过传感器100时，第一激励线圈101和第二激励线圈102产生的磁场相互抵消，感应线圈103的感应电压为零。当有金属颗粒经过时，颗粒所在区域的磁场受铁磁性金属的增磁作用或非铁磁性金属的电涡流去磁作用，会产生磁场增强或磁场减弱的变化，从而使第一激励线圈101和第二激励线圈102产生的磁场不能相互抵消，进而在感应线圈103上产生感应电压。信号调理装置120对感应线圈103上的感应电压进行解调滤波，通过对处理之后的感应电压进行分析可以获取滑油金属磨损颗粒的大小、种类、数量等信息。

在不考虑噪声、线圈不平衡、磁感应强度非线性等因素的理想情况下，滑油金属屑传感器的激励信号如图2A所示。当有铁磁性颗粒通过传感器时，感应线圈输出信号如图2B所示。经信号调理装置解调并滤除高频分量后的信号如图2C所示。非铁磁性颗粒通过时，与铁磁性颗粒通过时类似，只是相位相反。因此，通过测量解调滤波后的信号幅值可计算出通过滑油金属屑传感器的颗粒尺寸，通过测量解调滤波后的相位可计算出通过滑油金属屑传感器的材料种类。

现有技术中，进行滑油金属屑监测系统设计和测试时，需要产生对应于不同尺寸、种类和数量的滑油金属屑传感器信号。目前主要是通过在传感器中用机械或手工方式抽拉金属屑颗粒或在油液中注入颗粒并流过传感器的方法使传感器产生相应的信号。然而，由于金属屑尺寸较小(几微米到几百微米)，获取标准尺寸金属屑颗粒试验颗粒难度大，难以精确控制金属屑通过传感器的速度。此外，油液中颗粒易丢失、卡滞，导致搭建滑油系统试验设备成本高、占地面积大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于滑油金属屑传感器的信号模拟电路及信号模拟装置，以模拟不同尺寸、种类和数量的金属屑颗粒通过电磁感应式传感器的信号。