航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。     

基于DSP的滑油在线屑末监测器软件设计

滑油在线屑末监测器能够实现发动机滑油系统中金属屑末类型和大小的实时监测。为了完成微弱金属屑末信号的检测及与系统间的数据传输,采用C语言实现滑油在线屑末监测器的软件设计。以TMS320C6713B浮点DSP高速的运算能力、强大的实时处理能力等特点设计的硬件系统为软件实现平台,完成了基于EDMA数据搬移的数据采集,基于小波降噪的信号滤波算法、基于屑末信号特征的屑末检测算法、高速数据传输等软件模块的设计。实时测试结果表明,滑油在线屑末监测器软件实现了传感器微弱信号的提取,能够实时监测金属屑末的大小、类型及传输原始数据。目前该软件已应用于某型发动机。     

磨粒形态对滑油屑末监测器输出特性的影响

滑油屑末传感器基于磁场微平衡技术,能定量区分铁磁性和非铁磁性颗粒,可以为大型旋转部件健康监测提供重要数据.基于COMSOL建立有限元模型,分析了微平衡磁场下不同椭球磨粒和圆柱磨粒磁化场,并采用ANSYS Maxwell建立滑油屑末传感器模型,研究了不同长径比圆柱磨粒通过滑油屑末传感器时信号强度的变化.结果 表明,铁磁性颗粒经过平衡磁场时,轴线位置上磨粒中心处磁感应强度最大,随着离中心点距离增加磁感应强度衰减;切线位置上磁感应强度随着空间位置变化而改变,在切点处最小.对于不同的铁磁性颗粒形态,当磨粒体积相同时,长径比越大磁感应强度越大,信号强度越大.同时,搭建了滑油屑末测试系统,验证了有限元分析结果的正确性.     

基于有限元技术滑油屑末监测器检测机理研究

针对目前滑油系统中磨粒特征计算精度不高的问题,提出了一种新型基于COMSOL和ANSYS Maxwell联合仿真的计算方法,并以外电路补偿方式修正模型提高计算精度,能有效分析传感器对不同磨粒种类、大小和位置等特征的响应.研究结果表明:该方法能够计算磨粒通过传感器时,感应电压的大小;由于检测机理不同,当分别检测铁磁性和非铁磁性磨粒时,输出信号相位相反,受磁化效应和涡流效应的影响,传感器对铁磁性磨粒检测较敏感;基于传感器对不同颗粒大小的响应曲线可以为传感器结构优化设计提供理论依据.目前该算法已经应用于多种型号滑油屑末监测器的研发中.     

直升机发动机滑油中金属屑在线处置系统设计

滑油中金属屑监控和在线处置已成为保障国内外新一代发动机健康运转的主要技术手段.通过脉冲电流技术,研制一种储能装置和烧蚀装置,实现直升机发动机滑油中正常磨损金属屑在线处置能力.通过直升机飞行中控制程序,减少金属屑虚警率,确保发动机健康高效地运转.填补了国内直升机发动机滑油中金属屑在线处置技术的空白.     

三线圈电感式滑油磨屑传感器检测电路设计

在机械系统的润滑油路中,由磨损产生的金属颗粒能够实时反映设备的磨损情况,设备健康状况可由在线滑油磨屑检测传感器实时监测.基于电感式三线圈传感器模型设计了传感器检测电路,主要包括驱动电路、极性变换电路、滤波电路、压流转换电路、放大电路、解调电路、单片机系统电路和上位机通信电路等.试验结果表明该检测电路可以方便地调节驱动信号,同时能够快速、准确地采集传感器的输出信号.     

基于小波变换的油液金属颗粒检测算法研究

为了实时掌握发动机滑油系统的磨损状况,需要在线监测系统连续监测发动机内部磨损情况.随着发动机的工作时间与磨损状态的不同,其金属磨粒的浓度、成分、尺寸等参数均发生不同的变化.因此,滑油油液中金属颗粒参数的变化可以作为重要指标来反映发动机的磨损状态,需要专门的传感器系统进行实时在线监测.但由于使用环境等因素影响,往往会使油液金属颗粒信号包含噪声,对信息检测造成影响.提出一种基于小波变换的油液金属颗粒检测算法,充分利用小波变换对时域和频域的良好局部化性质以及多分辨率分析的特点,并结合发动机实际工况下的信号特征对信号进行降噪及检测,并对算法进行了实验验证.结果表明,该算法可以有效地实现信号降噪及检测.     

基于图像识别的航空滑油喷嘴流量试验台油位检测系统

考虑到使用静态容积法的航空滑油喷嘴流量试验台采用的磁致伸缩液位传感器在常温下具有较高的温度,但是温度高于常温时,会产生极大温度漂移无法保证试验系统的测量精度,本文将图像识别应用于航空滑油喷嘴流量测量系统中,对从喷嘴排出滑油体积进行自动识别,忽略掉温度变化、传感器精度等对测量精度的影响。通过图像滤波、分割、刻度数字识别、刻度线识别以及油位识别实现对油位的自动测量。通过实验方法与人工读数、磁致伸缩液位传感器读数以及温度补偿后的传感器读数进行对比。结果表明,使用图像识别技术的流量试验台的试验结果与真实值最为接近,能够有效提高检测的精度和效率,降低试验台成本和测试人员的工作量,其试验结果最为可靠。     

胶粘剂对MEMS压力传感器点焊压力测量的影响

针对点焊过程压力监测的MEMS压力传感器的粘贴问题,采用不同种类的胶粘剂粘贴MEMS压力传感器,在自制的压力测试平台上模拟点焊电极压力对传感器进行了加压测试。测试结果表明:采用α—氰基丙烯酸酯系胶粘剂粘贴的MEMS压力传感器输出结果优于环氧树脂系胶粘剂和酚醛树脂系胶粘剂粘贴的传感器的输出结果。造成不同胶粘剂粘贴传感器性能差别的主要原因在于胶粘层的弹性模量和厚度。     

基于神经网络预测器的传感器数据证实技术研究

提出了基于神经网络预测器的传感器数据证实技术。首先利用神经网络对传感器输出的时间序列建立预测模型,然后利用该模型预测出传感器输出值,并用该值与传感器实际输出值之差判断传感器实际输出的可靠性和有效性,进而减小传感器“软故障”和不同环境噪声对传感器输出数据的影响。同时,为了实现在线应用,采用了遗传算法对神经网络的优化技术。     

一种润滑油污染度检测传感器的仿真设计

针对润滑油中金属磨粒的数量是引起润滑油裂变的重要原因,设计并仿真了润滑油介电常数检测传感器,研究了润滑油中磨粒数量对介电常数的影响。利用ANSYS有限元工具仿真出润滑油中磨粒含量引起的介电常数变化,优化了传感器结构参数。润滑油中磨粒含量由0.1%变化到0.5%时该传感器输出电容值变化量约为2 pF,并且电容变化量与磨粒含量呈线性关系,因此,可通过检测润滑油介电常数的变化来确定润滑油劣化度。     

旋转机械油路磨粒传感器的设计及仿真研究

设计一种应用于旋转机械油路检测系统的在线式油路磨粒传感器,其性能直接影响油路检测系统的监测结果。重点对传感器检测原理和结构特性等进行定性分析,根据电磁场原理和毕奥-萨伐尔定律等电磁学理论,推导并建立平衡线圈磁场分布数学模型以及传感器输出模型,研究影响传感器输出和磁场分布的几大因数,最后利用电磁场仿真软件对传感器平衡结构线圈的磁场分布进行仿真,为传感器的设计、优化改进提供了重要的理论依据。     

齿轮装置失效的一种新的电测方法

齿轮装置中机件产生磨损时，总要有金属磨损颗粒脱落于润滑油中，其含量多少反映了金属件的磨损程度。叙述了通过一种新型的磁阻式传感器测量齿轮装置润滑油液中金属颗粒的含量的方法，以达到在线监测齿轮装置磨损程度的目的。     

基于电介质介电常数测量的油液在线监测技术研究

润滑油的劣化过程蕴含着发动机的故障信息,在这一过程中其介电常数会有对应的变化.提出了一种基于电介质介电常数测量的油液在线监测方法,并对监测原理进行了介绍,设计了油液在线监测系统包括电容传感器、微小电容变化量检测电路及相应的测试分析软件.对不同污染度的润滑油进行了检测实验,结果表明该系统能够准确有效地监测油液的介电常数的变化,可为发动机更换润滑油及故障诊断提供参考依据.     

油液磨粒传感器综合测试平台的设计研究

为了满足国内新研航空发动机磨损故障预测及健康管理研究要求,国内研究机构开展了油液在线式磨粒传感器的研究及测试。针对航空发动机油液磨粒传感器暂无准确量值、多参数组合的专业测试条件,提出了一种将精密直线运动控制与振动环境相结合的无介质测试平台技术方案,模拟发动机中润滑油流经传感器的运动状态并给出实验结果。实验结果表明该测试平台能够有效地应用于磨粒传感器的参数测试和性能探究,为航空发动机故障预测类传感器的技术研究提供了一种新的测试验证手段。     

电涡流式油液磨粒监测传感器的研究

近年来,油液监测技术领域的研究和开发的热点集中在油液在线监测方法上。为此提出一种电涡流式基于PCB平面线圈传感器的油液磨粒监测方法,首先通过电磁仿真软件Maxwell进行平面线圈的电磁仿真,获得最优PCB平面线圈的结构设计;然后采用电桥法设计了传感器测量电路,运用模数转换原理设计了信号调理电路;最后制备了此传感器。经过试验,其结果表明:该传感器具有良好的线性度及灵敏度。该研究为微型传感器加入油液磨粒监测技术提供一种可行的方法,不仅缩小了传感器体积,而且降低了监测成本。     

基于电容传感的滑油磨粒监测技术研究进展

航空发动机内部旋转部件等区域的磨损,是造成其故障的重要原因.磨损所产生的磨粒是旋转部件磨损状况的重要信息载体,对滑油磨粒进行在线监测,不仅能够掌握滑油系统的健康状态,而且能诊断和评价滑油流经的旋转部件的磨损状况.电容传感器因其结构简单、集成度高、灵敏度高等优势,在滑油监测领域具有应用前景.主要介绍了基于电容测量原理的不同类型传感器及相应的检测技术,并论述了不同类型电容传感技术的优缺点,综述了基于电容传感的滑油监测技术的研究现状.在此基础上展望了滑油磨粒电容传感技术未来发展方向,提出应从环境因素、多维度信号特征提取、磨粒监测收集分析一体化和预测发动机损伤情况等方面进行重点研究,旨在进一步提高滑油磨粒电容传感技术的成熟度以实现工程应用.     

油液在线监测技术研究进展

油液在线监测技术是机械故障智能诊断的重要发展方向,传感器作为其关键元件,发挥着重要作用。对油液在线监测的粘度传感器、水分传感器、磨粒传感器以及多传感器集成的国内外研究进展进行了介绍。从电磁法、静电法、电感法、图像识别几个方面对磨粒测量与分析的国内外研究进行了介绍。提出了现阶段存在的不足,对油液在线监测的未来发展之路进行了展望。     

基于微机图象处理的滑油磨粒测量与分析系统

介绍了一种滑油磨粒测量与分析系统。该系统运用计算机图象处理技术，对机械设备滑油中磨粒显微形态测量与分析，并给出设备当前磨损状态的铁谱报表和诊断结论。监测实例表明，该系统显著地提高了状态的铁谱报表和诊断结论。监测实例表明，该系统显著地提高了机械设备磨损状态监测与故障诊断的准确性和自动化水平，具有较高的推广应用价值。