油液磨粒检测传感器线圈间距对输出信号的影响

电感式磨粒传感器在机械设备润滑油液磨粒在线监测中具有独特优势,通过测量传感器输出的感应电压信号来获取油液中磨粒的大小、数量以及质量等信息,进而可实现设备磨损程度的判断。为了研究电感式三线圈传感器中相邻两线圈之间的距离对传感器输出感应信号的影响,基于差动式三线圈互感原理建立传感器三维模型;利用JMAG-Designer12.0软件对传感器检测铁磁磨粒的过程进行瞬态电磁仿真,分析线圈间距对传感器输出感应电动势的影响;通过制作传感器进行实验并行验证仿真结果的正确性。研究结果表明,当线圈间距小于2.5 mm时,感应电动势随间距的增加而增大,当线圈间距大于2.5 mm时,感应电动势随间距的增加而减小,线圈间距为2.5 mm时,感应电动势最大,传感器输出信号与理论正弦信号变化趋势接近一致,并且信号干扰最小、信号最为稳定。     

基于KZK方程的在线超声磨粒传感器的设计

针对超声磨粒传感器的设计问题,利用时域KZK方程对超声传感器的声场进行数值模拟,分析传感器的关键参数如晶片半径、焦距和中心频率等对声场的影响。仿真结果表明:传感器的焦距越大,聚焦声场的声压越小、焦斑增大;随着传感器晶片半径的增大,焦斑区域先减小后变大,焦点声压先增加后降低;传感器中心频率越高,焦斑越小,声压先增后降。对比分析发现,KZK方程计算结果与传统经验公式的计算结果有较大差别,在磨粒传感器设计时应予以考虑。     

基于GMR磁传感器的油液铁磁性磨粒在线监测实验研究

为实现对油液中铁磁性磨粒的在线监测,设计搭建一套在线监测装置;基于GMR磁传感器芯片可有效检测微弱磁场的特点,利用GMR磁传感器监测单个铁磨粒被磁化后的剩余磁场;采取"模拟在线"的形式,从GMR磁传感器输出的磁场信号中获取磨粒信息。通过优化装置和试验参数,研究温度、磨粒运动速度对测试系统输出结果的影响,探讨传感器的磨粒检出能力及检出结果的一致性。试验结果显示:在95℃以内的温度和5 cm/s以内的磨粒运动速度条件下,传感器的输出值基本不受影响;运动速度一定时,装置对不同粒度的磨粒输出一致性良好。试验初步表明了GMR磁传感器可用于油液铁磁性磨粒的在线监测,可有效检测出尺寸在75μm以上的铁磨粒。     

基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。     

基于平面线圈的高分辨力时栅角位移传感器

针对现有时栅角位移传感器采用漆包线绕制工艺加工线圈,导致线圈布线不均且容易随时间发生变化进而影响测量精度的问题,提出一种基于PCB技术的新型时栅角位移传感器。该传感器通过在PCB基板的不同层上布置特定形状的激励线圈和感应线圈,形成两个完全相同并沿圆周空间正交的传感单元;当在两传感单元的激励线圈中分别通入时间正交的两相激励电流后,通过导磁定子基体和具有特定齿、槽结构的导磁转子对传感单元内的磁场实施精确约束,使两传感单元的感应线圈串联输出初相角随转子转角变化的正弦感应信号;最后通过高频时钟脉冲插补初相角实现精密角位移测量。利用有限元分析软件对传感器进行了建模和仿真。根据仿真模型制作了传感器实物,开展了验证实验,并对实验中角位移测量误差的频次和来源进行了详细分析。经过标定和补偿,最终获得了整周范围内误差在-2.82″~2.02″的时栅角位移传感器。理论推导、仿真分析和实验验证均表明,该传感器不仅能实现精密角位移测量,还能在激励线圈和感应线圈空间极距和信号质量不变的情况下,将位移测量的分辨力从信号源头提高1倍,且结构简单稳定、极易实现,特别适用于环境恶劣的工业现场。     

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.     

基于平面式电感传感器的解码系统的设计研究

研究并设计了针对一款平面式电感传感器的信号处理电路与解码算法。这款传感器相对于传统位置传感器具有精度高、成本低、可靠性强和适用于恶劣环境等优点,但在解调位置信号时也存在接收/发射信号耦合、载波频率高等技术难点。故提出了一种信号处理电路,可以很好地解决此问题,同时设计了一种角度跟踪算法,可获得角度/位移信息,相对于反三角函数、标定查表法和传统角度跟踪算法具有更强的抗干扰能力、更快的动态响应和更高的解码精度。仿真和实验结果证明了该解码系统的有效性和正确性。     

基于梳状式电容传感器的滑油磨粒检测方法

航空发动机旋转部件的磨损是影响其寿命的重要因素,而滑油内磨粒的参数能直接反映部件的磨损状态,磨粒监测已是发动机智能诊断的关键技术。提出一种梳状式电容传感器,采用内置多平行板电极结构,分析磨粒检测机理,通过数值模拟分析结构优化方向,确定最佳参数。搭建实验平台进行试验,结果表明,当铁磨粒直径从0.3 mm增至0.9 mm时,电容差值从3 Ff增至17 Ff;当磨粒个数从1增至4时,差值与数量近似成正线性关系,最大增幅在200%～350%左右;电源频率从10 kHz增至100 kHz时,差值降幅在36%～67%。研究表明梳状电容传感器内部电场均匀度较好,利于提高结果一致性与磨粒检出率,可在10 mm管路中检测200μm以上的磨粒,具有较好的区分度,可为航空发动机滑油磨粒监测研究提供技术支持。     

静电传感器在油液在线监测系统中的应用

将静电传感器技术运用到油液在线监测系统中去,对机械设备的磨损情况进行分析;研究了油液磨粒荷电机制,以及磨粒荷电量的影响因素;提出了一种改进的静电传感器测量模型,利用大型有限元分析软件ANSYS,对影响静电传感器性能的主要因素进行了仿真分析,并对传感器的结构进行了优化设计;研究了磨粒浓度与传感器测量电压之间的关系,运用静电传感器在线监测机械设备润滑油中磨损颗粒的荷电情况,得到设备磨损的监测结果,验证了静电监测方法的有效性。     

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60μm的铜颗粒和直径16μm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。     

油液在线监测传感器技术

油液在线监测是设备润滑磨损状态监测与实时诊断技术的重要发展方向,而监测仪器的开发与选择是这一故障诊断技术实现准确监测应用的关键。在对当前国内外油液磨损颗粒在线监测传感器、油质在线监测传感器、油液多信息集成在线监测仪器及应用技术介绍基础上,给予了当前油液在线监测传感器技术的相关评述,为油液在线监测技术的研究、应用及推广提供一定帮助。     

基于激光位移传感器的带锯条分齿在线检测系统研究

针对带锯条分齿检测存在的效率低、自动化程度低、进口设备成本高等问题,开发了一种新型的基于激光位移传感器的带锯条分齿在线检测系统。研究了该检测系统的检测原理以及单边安装双传感器消除带锯条抖动影响的方法,设计了该检测系统的机械结构,分析了数据采集模块、运动控制模块及其他硬件的组成,给出了系统软件的主要设计思路以及软件的主要功能,最后在分齿机上对该检测系统进行了安装调试,并通过实验对比分析了分齿量系统检测值与手动检测值。研究结果表明,该检测系统满足了带锯条分齿在线检测的精度要求,检测效率提高2倍,每台检测设备可替代人工一人。     

反向双激励螺旋管式磨粒传感器的传感特性研究

传感器作为磨粒监测技术中的一个重要组成部分，其性能直接影响监测的结果。针对正在研制的磨粒传感器，运用电磁场原理、毕奥-萨伐尔定律等，推导出了反向双激励螺旋管式磨粒传感器的数学模型并对其传感特性进行了分析，为该传感器的设计、优化及改善其性能提供了理论依据。     

新型在线监测润滑油黏度和颗粒的复合传感器

为了同时实现对润滑油多信息的状态监测,开发了基于石英晶体微天平(QCM)的能同时监测润滑油黏度和磨损颗粒的复合传感器,并进行了传感器不同油温条件下的稳定性等系列实验。实验结果表明:该型传感器对润滑油黏度和磨损颗粒量的变化具有较高的线性响应和灵敏度,能准确测量润滑油黏度及磨损颗粒含量,且稳定可靠。     

基于FNN-GA的车用传感器在线诊断

基于模糊神经网络与遗传算法,提出了柴油机传感器故障的模糊融合诊断策略;运用模糊推理算法,依据不同故障的传感器波形信号,对传感器故障模式进行了判别,验证了故障诊断网络的可靠性。利用柴油机电控平台,进行了柴油机MAP、RPS和TPS的硬故障和软故障等性能试验。结果表明:所设计的传感器故障诊断模型合理,诊断策略具有较好的识别率,可用于柴油机传感器故障在线诊断。     

基于罗科夫斯基线圈的脉冲电流的测量

对脉冲电流的测量方法以罗科夫斯基线圈的设计过程进行了阐述，对罗科夫斯基线圈设计过程中的骨架材料以及绕线材料选择的问题，分别进行介绍，同时分析了提高罗科夫斯基线圈互感系数的方法，并通过具体的实验对脉冲电流进行了测量。     

基于双二极管调制的边缘电场土壤水分传感器特性

研究了一种用于土壤水分测量的边缘电场平面传感器,设计了平面电容土壤水分传感器的双T二极管调制检测电路和数据处理系统,通过参数优化得到一种能够实现在线测试的土壤水分平面传感器及检测装置.试验表明,随着土壤含水量的变化,传感器的响应有较大的变化,且在低于25%的含水量范围内,土壤含水量与被测电压之间近似线性关系,这种平面型土壤水分传感器在农业种植方面展示了广阔的应用前景.     

平板式ZrO2汽车氧传感器的结构、原理及研究进展

庞大的汽车氧传感器市场、严格的汽车尾气排放法规和国内相关技术的欠缺，使得研究和开发具有自主产权的、性能好、可靠性高的氧传感器产品显得尤为迫切和重要。目前，平板式ZrO2汽车氧传感器由于具有尺寸小、响应快、能耗低、易集成、在恶劣环境下工作稳定等优点，而成为汽车尾气控制的主流氧传感器。介绍了该传感器的结构、原理、国内外发展研究进展及发展趋势。     

大型汽轮发电机组轴承负荷在线监测方法研究

提出大型汽轮发电机组轴承负荷在线监测的意义；对比分析目前大型汽轮发电机组轴承负荷的各种测试方法；指出现11轴承支承力法，即通过安装在轴承与轴承座间的测力传感器直接测量轴承负荷的方法，是对大型汽轮发电机组轴承负荷在线监测的一种较好方法；并提出测轴承支承力法的关键技术，即机组轴承负荷传感器的结构适应性、功能适应性、长期稳定性和可靠性要求；研究测轴承支承力法对大型汽轮发电机组轴承负荷在线监测的可行性。研究结果表明，测轴承支承办法是必要和可行的。