[发明专利]一种油液磨粒运动轨迹图像监测系统及检测方法

权利要求书

1.一种油液磨粒运动轨迹图像监测系统，其特征在于：包括水平实验台(1)，所述水平实验台(1)设置有阵列螺纹孔，在其中一些螺纹孔上方分别固定有与所述螺纹孔配合安装的支撑杆；第一支撑杆(5.1)上套接有高度可调的漏斗托架(12)，所述漏斗托架(12)上方安装有漏斗(4)；第二支撑杆(5.2)上套设有流道托架(3)，并架设有石英制流道(2)；第三支撑杆(5.3)和第四支撑杆(5.4)上均安装有换向支架夹(6)，在第三支撑杆(5.3)或者第四支撑杆(5.4)的顶部安装有磨粒位置调节器(15)，两个换向支架夹(6)之间固定有树脂固定杆(7)；所述树脂固定杆(7)下方固定有磨粒监测传感器(8)；

在所述水平实验台(1)上安装有蠕动泵(11)和磁力座(14)；油液流道(2)从所述蠕动泵(11)引出，穿过所述漏斗(4)，进入到磨粒位置传感器(15)下方，再从磨粒监测传感器(8)下方返回蠕动泵(11)；所述磁力座(14)上方支撑有高速摄影机(9)，所述高速摄影机(9)用于拍摄受磨粒监测传感器(8)磁场影响的的磨粒运动轨迹。磁力座(14)上方设置有转向部件(10)，通过调节所述转向部件(10)，改变所述高速摄影机(9)的垂直高度和拍摄角度。

2.根据权利要求1所述的一种油液磨粒运动轨迹图像监测系统，其特征在于：所述磨粒位置调节器(15)包括第一激励线圈、第一感应线圈、第一铁芯；第一激励线圈嵌套在第一铁芯上，第一铁芯竖直向下正对油液流道(2)；通过控制第一激励线圈的输入电流，使得所述磨粒位置调节器(15)产生不同强度的磁场，从而调节微小磨粒在油液通道(2)中的垂直高度。

3.根据权利要求1所述的一种油液磨粒运动轨迹图像监测系统，其特征在于：所述磨粒监测传感器(8)包括磁极、第二激励线圈、第二感应线圈、第二铁芯；第二激励线圈嵌套在第二铁芯上，磁极与第二铁芯通过螺钉连接，第二感应线圈包裹在油液流道(2)上。

4.一种油液磨粒运动轨迹图像的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

通过控制磨粒位置调节器(15)的工作电流调节磨粒在油液流道(2)中的垂直高度；

当磨粒经过磨粒位置调节器(15)下方的油液通道(2)时，磨粒运动导致磨粒位置调节器(15)周围的磁场发生改变，第一感应线圈产生电磁信号；

响应于所述电磁信号，高速摄影机启动并实时监测磨粒在磨粒监测传感器(8)下方的运动轨迹；

磨粒监测传感器(8)架设置于油液流道(2)上方，磨粒监测传感器(8)通电后产生高梯度磁场，使磨粒受到的重力和电磁力方向相反，避免在流道底部沉积；

当磨粒经过磨粒监测传感器(8)下方的油液通道(2)时，磨粒运动使得磨粒监测传感器(8)周围的磁场发生变化，第二感应线圈产生表征出磨粒特征信息的电压信号。

5.根据权利要求4所述的一种油液磨粒运动轨迹图像的检测方法，其特征在于，产生电压信号后还包括采集所述电压信号，将所述电压信号与高速摄像机采集到的磨粒运动轨迹图像进行处理，分析电压信号和磨粒运动轨迹映射关系，获取磨粒信号的形成机理，优化磨粒监测传感器的设计参数。

6.根据权利要求5所述的一种油液磨粒运动轨迹图像的检测方法，其特征在于，所述电压信号即磨粒监测传感器输出信号u，表示为：

其中，N为感应线圈匝数，F表示磁势，v为磨粒的轴向运动速度，μ₀和μ分别为真空磁导率和磨粒的相对磁导率，δ为磨粒体积；β为磨粒轴向运动方向与磁路的夹角，x为磁路长度。