双螺线管套管结构的液压油金属颗粒检测传感器

提出一种双螺线管套管结构的液压油液金属颗粒检测传感器。理论分析表明,套管结构传感器能够耦合外部螺线管线圈磁场强度和利用双螺线管线圈之间的互感,有效增加金属颗粒通过检测区域的电感变化量。选择电感变化量、平均噪声、信噪比作为传感器检测效果评价指标,对比实验的统计结果表明,检测相同粒径的金属颗粒,套管结构传感器不但未增加检测噪声,而且在电感变化量、信噪比方面都要优于单管结构传感器,随着铁颗粒粒径的增加,其检测效果的优越性越明显。检测直径为110～120μm铁颗粒和铜颗粒时,电感变化量分别提升2. 4和1. 7倍,其检测信噪比均提升1. 8倍。颗粒检测下限实验表明,套管结构传感器能够检测直径大于30μm的铁颗粒和直径大于90μm的铜颗粒。研究对提高螺线管型电感检测传感器的检测灵敏度具有参考价值。     

高通量微型多参数油液污染物检测传感器

为了缩短检测液压油污染物的相对时间、提升对固体污染物的检测精度。设计了一种内置玻璃管的高通量环形流道检测传感器,玻璃管内置一对硅钢片,聚合检测区磁场用以提升检测精度。流道穿过双层平面线圈内孔,通过改变平面线圈电路的连接方式,传感器可以切换两种不同的工作模式:电感检测和电容检测。电感检测可以区分铁磁性和非铁磁性固体颗粒,电容检测可以区分水滴和气泡。分别对电感检测和电容检测进行理论分析和实验验证,并且对有无硅钢片的电感检测进行仿真和实验对比。实验结果表明,环形流道设计缩短了检测时间,硅钢片的聚磁场效果可以提升对固体污染物的检测精度,铁磁性(铁颗粒)检测下限40μm,非铁磁性(铜颗粒)检测下限130μm,电容检测时,检测到200μm水滴和270μm气泡。该研究为实验液压油污染物快速区分检测提出了一种新方法。     

一种液压油多污染物微检测传感器设计及研究

基于微流体芯片技术提出了一种液压油微传感器。微传感器由内嵌硅钢片的平面电感检测线圈与对置硅钢片构成。电感检测模式下对金属颗粒进行检测,电容模式下检测水滴与气泡,实现了对油液中铁磁性颗粒、非铁磁性颗粒、水滴、气泡4种污染物的区分检测。通过实验证明新型结构的微传感器在电感模式下对金属颗粒检测精度的提高,并可以检测到油液中28μm的铁颗粒与85μm的铜颗粒;在电容模式下验证了微传感器在激励电压为2 V、激励频率为0.9 MHz时检测效果最好,并能检测到油液中95μm的水滴和160μm的气泡。该研究在对液压系统的故障预测和故障诊断有着十分重要的意义。     

应用磁性纳米材料的电感式油液金属磨粒检测传感器

为了增加电感式油液污染物检测传感器的稳定性,提升对铁磁性和非铁磁性污染物的检测精度,设计了一种内置磁性纳米材料的电感式油液污染物检测传感器,螺线管线圈内部填充的磁性纳米粒子层可以提升检测区域磁场强度,增强磁化涡流效应。模型材料制作300μm的微通道穿过螺线管线圈和磁性纳米材料组成的传感单元,当污染物通过传感单元时,利用电感检测原理可以区分铁磁性和非铁磁性污染物。同时采用有无磁性纳米粒子层的两种传感器进行多组对比实验。实验结果表明,磁性纳米粒材料的电感式油液检测传感器具有更高的检测信噪比以及更低的检测下限,对于20～70μm的铁磁性颗粒检测信噪比提升了20%～25%,对于80～130μm的非铁磁性颗粒的检测信噪比提升了16%～20%。该方法基于微流控检测技术,具有体积小、检测信噪比高等优点,同时为液压油污染物快速检测提供了技术支持,对液压系统的故障诊断与寿命预测具有重要意义。     

双螺线圈式液压油微污染物检测传感器

设计了一种多参数的油液污染物检测传感器,该传感器在单螺线圈电感式传感器的基础上,增加了一个螺线管线圈,可以进行电感检测和电容检测。电感检测可以区分油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒;电容检测可以区分油液中水和空气。相对于传统单线圈式传感器,本次设计不仅实现了油液污染物的多参数检测,同时采用线径更小、匝数更多的螺线圈,增加了传感器的检测灵敏度。利用该传感器搭建的实验平台进行检测实验:电感检测时可以检测直径大于20μm的铁颗粒和直径大于80μm的铜颗粒;电容检测时可以检测直径大于90～100μm水滴和直径大于160～170μm气泡。该设计研究为油液污染物快速检测提供了一种新的方法,对于机械设备故障诊断与寿命预测等领域具有一定的意义。     

液压油污染物双线圈多参数阻抗检测传感器

提出了一种液压油污染物多参数测量传感器,该传感器在平面型微流体电感传感器基础上增加了一个单层电感线圈,并将两个单层线圈正对排布在直微通道两侧,在电感参数检测的基础上将两个单层电感线圈等效为一对圆环形电容极板,引入了电容参数检测,从而实现了对液压油中铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒、水滴和气泡4种污染物的检测。对该多参数传感器进行了设计,并结合仿真和实验对检测位置进行了优化,电容参数检测实验实现了液压油中180μm水滴和240μm气泡的区分检测;电感参数检测实验实现了液压油中80μm铁颗粒和150μm铜颗粒的区分检测。该研究对液压油多污染物的区分检测提供了一种新方法。     

电感-电容双模式液压油污染物检测传感器

提出了一种电感-电容双模式液压油多污染物检测新方法,所设计的传感器由硅钢片和平面电感线圈构成,通过切换检测模式,既能作为电感传感器区分检测液压油中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒,也能作为电容传感器区分检测水滴和气泡。较传统的电感式传感器,该双模式检测传感器不仅可对多种污染物进行检测,而且硅钢片能够有效增加检测区域磁场强度,从而提高了电感检测的精度。在搭建的检测系统上,使用该传感器对油液中的污染物进行检测试验,在电感模式下成功检测到了30μm铁颗粒和110μm铜颗粒,在电容模式下可对油液中130μm水滴和170μm气泡进行检测。该研究对液压油液污染物的综合检测提供了技术支持,对于预防液压系统的故障和延长液压设备工作寿命具有重要的意义。     

高精度双线圈式磨粒传感器的设计及研究

提出了一种可检测电感和电阻参数的高精度双线圈式磨粒传感器,其可对液压油污染物的检测提供技术支持.激励硅钢片和内置硅钢片通过磁化作用以及对磁场的聚集作用在检测区域中生成了高强度磁场,从而提升了传感器的检测精度.正方形检测通道的设计充分利用了两电感线圈之间的区域,提高了传感器的检测通量.试验表明,内置硅钢片不会改变磨粒传感器的信号噪声,有助于获取更优的信噪比.并且激励硅钢片和内置硅钢片对置区域的磁场强度最强,金属颗粒通过该区域时就会产生电感和电阻变化的脉冲峰值.在搭建的测量系统对油液中的金属磨粒进行检测试验,结果表明电感参数能够检测到25 μm铁颗粒和100 μm铜颗粒,电阻参数方式可检测35 μm铁颗粒和85 μm铜颗粒.通过结合电感参数检测结果和电阻参数检测结果,磨粒传感器可实现对25 μm铁颗粒和85 μm铜颗粒的区分检测.     

高精度磨粒检测传感器的设计及研究

为了提高电感检测传感器对于非铁磁性金属磨粒的检测精度,提出了一种可实现电感和电阻参数检测的磨粒检测传感器。所设计的传感器主要由紧密贴合的环状硅钢片和平面电感线圈构成,硅钢片的加入增强了检测区域的磁场强度,使得金属颗粒的磁化效应和涡流效应更加剧烈,从而提高了电感和电阻检测精度。通过对比实验发现,环状硅钢片在提升检测精度的同时,并未增加电感及电阻检测信号的噪声;且电感检测和电阻检测都对铁磁性金属颗粒具有更强的检测能力;对于铁磁性金属颗粒,电感检测更为有效;但对于非铁磁性金属颗粒,电阻检测更为有效。将电感检测结果和电阻检测结果相结合,则可使用20匝的平面电感线圈实现对55μm铁颗粒和115μm铜颗粒的检测。本文提出的磨粒检测传感器可为液压油污染物的在线监测提供了技术支持。     

一种船机油液多污染物检测新方法研究

提出一种基于微流体芯片的新型油液多污染物区分检测方法,该方法设计的传感器由一个直通道微流体芯片以及嵌入芯片中的两个相同的单层线圈组成,不仅从电感原理对船舶液压油中的铁磁性和非铁磁性金属颗粒进行区分检测,也能从电容原理对油液中的水滴和气泡进行区分检测。相较于传统单线圈电感传感器,该双线圈传感器不仅能够检测多种参数,而且具有更高的分辨率。从检测原理对该方法进行了仿真及分析,然后用该传感器搭建检测系统对油液中的多种污染物进行检测试验,在试验中成功检测到了油液中40μm的铁颗粒和110μm的铜颗粒;作为电容传感器时能够检测100μm的水滴和180μm的气泡。该研究对船机油液污染物的快速区分检测提供了技术支持,这对于船舶机械系统的故障预防与诊断具有重要意义。     

液压油污染物多参数检测传感器

提出了一种基于微流体芯片的液压油多污染物检测方法,所设计的传感器由一个平面电感线圈以及插入平面电感线圈中心孔的金属导线组成,既能当作电感传感器,也能等效成一个圆柱极板电容传感器,从而可实现一个传感器检测多种参数变化量的目的。并且芯片采用竖直式流道有效防止了检测流道的堵塞现象。在搭建的检测系统上进行相关实验,实验结果证明了环形流道可确保电感检测时金属颗粒物流经检测最为敏感的区域,降低颗粒的位置效应对检测的影响。电感模式下用20匝的平面电感线圈传感器实现了液压油中40μm铁颗粒和140μm铜颗粒的区分检测;在电容模式下用该传感器实现了油液中50μm水滴和120μm气泡的区分检测。该研究为液压油污染物快速检测提供了技术支持,对液压系统的故障诊断与预防具有重要意义。     

高精度微流体多参数液压油检测芯片设计*

在液压系统中,金属磨粒是影响液压系统正常运转的一个重要指标。所介绍的芯片是一种环形流道,基于电感电容原理的微流体油液金属颗粒计数器,当液压油中的磨粒、气泡和水滴流经空间微螺线管时引起了磁通量变化或介电常数的变化。用电感检测方法,在2 MHz的激励频率下使用27匝线圈能检测到30μm铁颗粒和110μm铜颗粒;用电容检测方法在1.3 MHz的激励频率下能检测到100μm的水滴和180μm的气泡。铁的检测精度明显提高,其余在原有的检测精度基础上提高了信噪比,同时增大了流道直径,检测液压油的通量变大,提高了检测颗粒的效率。改进后的芯片具有良好的实际应用价值与广阔的发展前景。     

一种液压油磨粒检测新方法研究

液压油中的磨粒含有大量有关液压零部件磨损的重要信息,对磨粒的检测可有效预防液压系统的故障。针对电感式磨粒传感器对非铁磁性金属磨粒的检测能力较弱的缺点,本文提出了一种集成式磨粒检测装置,包括一个电容式传感器和一个电感式传感器。电容式传感器可对液压油中的气泡和金属颗粒实现区分检测,电感传感器可对液压油中的铁磁性和非铁磁性磨粒进行区分检测。通过结合比较电感和电容两个传感单元的检测结果,可实现对液压油中的气泡,铁磁性和非铁磁性金属颗粒的高精度检测。所设计的传感装置能够检测并区分80μm气泡,30μm铁颗粒和45μm铜颗粒。电容式传感器和电感式传感器的集成有效地弥补了两种检测方法各自的不足,这种多种传感器融合的方式对提高磨粒检测装置的检测精度具有重要的意义。     

基于高梯度磁场结构电感式油液污染物检测传感器研究

机械设备油液中不可避免会引入一些污染物,这些污染物会对设备的正常运行造成影响,尤其金属磨粒。在一定程度上,磨粒的属性反映着设备的磨损状态。目前检测磨粒的方法有很多,而电感检测法因结构简单而被广泛应用。传统的电感检测法精度不高,此研究在检测线圈的两侧贴上开有矩形槽的高导磁坡莫合金,可以使磁场向感应区域聚集。先通过仿真对比分析了不同坡莫合金结构的磁场强度,结果表明三角形槽的结构磁场集中但不均匀,矩形开口槽有更高的磁场强度,磁场分布均匀且集中。然后根据仿真结果进行相关实验,结果表明加入矩形槽的坡莫合金后,铁磁性金属颗粒检测信噪比提升20%,检测下限提升至30μm;非铁磁性金颗粒检测信噪比提升70%以上,检测下线提升至100μm,传感器检测精度明显提高。此研究提供了一种高精度电感检测方法来检测油液中的污染物,这对于油系统的寿命诊断和健康监控具有重要意义。     

船用液压油多种污染物高通量检测研究

为了提高微流体油液检测芯片的通量,基于原先的电感-电容式微流体检测芯片,设计紧贴线圈内孔呈环状分布的检测流道,从而将流道截面积增加为原先的8倍,继而增加了检测通量。考虑到油液中的金属颗粒物在环形流道中受重力作用影响,容易沉积堵塞检测流道,采用竖直流道来避免这一现象的发生。通过与原有检测芯片的对比实验,验证所设计的检测芯片可在不降低检测精度的前提下提高检测通量。该传感器的电感参数检测模式和电容参数检测模式可根据液压油中不同的污染物切换运行,从而可区分检测液压油中铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒、水滴和气泡4种污染物。     

二节螺线管式润滑油金属颗粒传感器研究

金属颗粒是润滑油的主要污染指标,能反映机械设备的磨损状况,对油液中金属磨粒的在线监测可及时了解设备的故障信息,避免事故发生。针对润滑油中金属颗粒的监测提出了一种二节式螺线管传感器,介绍了传感器的监测原理,建立了螺线管检测灵敏度数学模型,并利用Maxwell有限元仿真软件分析了不同磨屑进入传感器后螺线管磁场及线圈感应电动势的变化。分析结果表明二节式螺线管传感器可实现对金属磨粒材质、大小及数量的检测,并且具有较高的检测灵敏度。     

线性测微电感的精化

为提高测微电感传感器的测量精度,提出了基于赫姆霍兹线圈理论设计螺线管线圈的方法,改善了螺线管线圈内轴向上磁场的分布均匀性。首先,分析了螺线管线圈模型,建立了螺线管线圈参数与轴向磁场强度分布相互关系的广义函数模型。然后,通过线圈与磁芯的尺寸确定了系统轴向磁场强度分布函数模型,结合磁芯移动区间范围设置磁场均匀度最小误差目标函数,通过对目标函数寻优得到各螺线管线圈的各项参数。最后,搭建了测微电感传感器的测试系统,测试了传感器性能。实验结果表明:与传统线圈相比,改进型螺线管线圈在100μm测量范围内的线性度由0.46%提高到0.30%。实验显示通过对不同规格的螺线管线圈进行组合,可使得螺线管内轴向上磁场强度分布均匀,从而提高了测量精度。     

基于空间微螺线管的金属颗粒检测研究

目前电感式线圈检测方式均是基于线圈的电感信号,对铁磁性颗粒的检测精度可达到粒径19μm,但对非铁磁性金属颗粒一直在100μm以上。基于颗粒在通过电感式线圈的时候能同时引起线圈电感和电阻的变化,以及二者都随线圈激励电源频率变化而改变原理,建立粒径为108μm的球形铁、铜颗粒在1 V、1 MHz的激励电源下的磁场模型,分析阻抗信号随线圈电流频率的变化,研究利用电阻信号提高非铁磁性颗粒的检测精度,并通过实验验证:当频率由0.2 MHz增加到2 MHz,铜颗粒电阻信号由0.005 5Ω增加到0.6Ω,电感信号由-0.000 4μH降低到-0.011 5μH,铁颗粒电阻信号由0.008Ω增加到0.3Ω,电感信号由0.43μH降低到0.38μH;相同频率变化范围内,铜颗粒的电阻变化为铁颗粒的2.04倍,铜颗粒的电感变化为铁颗粒的22.2%;利用2 MHz激励电源检测电阻值变化提高了非铁磁性颗粒的检测精度,检测得到最小粒径为20μm的铜颗粒。     

微流体油液检测芯片设计

液压油中的磨损颗粒会引发液压系统故障,同时也是机械故障信息的重要载体,因此对液压油中的磨损颗粒进行检测和分析十分重要.基于电感测量技术和微流体技术,设计出微流体油液检测芯片.在该芯片中,磨损颗粒与平面电感线圈的理论间距为0,检测装置的灵敏度得到极大地提高.本文通过数值仿真和实验验证手段研究了平面电感线圈几何参数与电感变化量的关系.结果表明,当铁磁质颗粒通过检测通道时,测得的电感变化量随着线圈匝数的增加而增大,但是随着线圈线宽的增大而减小.本研究为解决油液金属颗粒检测问题提供了一个良好的方案.     

一种基于微流体制备的电阻电感式磨粒传感器

为了实现油液金属磨粒的高精度测量,基于微流体制备了一种可检测电阻电感参数的磨粒传感器。通过仿真获得了金属颗粒在时谐磁场中的磁化和涡流效应特征,并通过实验研究了电阻电感检测的电压特性和频率特性。高频激励可以增强金属颗粒内部的涡流效应,而激励电压对传感器检测结果的影响不大。研究表明电感参数对铁磁性金属的检测能力强,电阻参数对非铁磁性金属的检测能力强。采用2.0 V、2.0 MHz的激励,通过比较分析电阻和电感检测结果,该传感器可有效识别直径60 μm的铜颗粒和直径16 μm的铁颗粒。这种基于线圈电阻参数检测非铁磁性金属磨粒的方法为增强磨粒传感器的综合测量性能提供了新思路。