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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

润滑油金属颗粒传感器设计及试验研究

根据电磁感应原理提出一种润滑油金属磨粒传感器模型,并对金属磨粒传感器的基本结构和检测电路进行设计。在传感器测试试验台上对传感器检测抗磁性磨粒和铁磁性磨粒的能力进行测试,研究电压、温度对传感器的影响。测试结果显示：传感器可以准确判别润滑油内的铁磨粒和铜磨粒,其中铁磨粒和铜磨粒的最小检测直径分别为200 μm和500 μm;在3～5 V电压下该传感器的输出特性稳定;在20～60 ℃温度范围,温度对传感器的影响可忽略,传感器测量精度满足要求。     

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。