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...     

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.     

基于深度学习的航空发动机滑油磨粒检测研究

针对滑油中磨粒形状复杂且尺寸大小不一,传统滑油磨粒检测方法存在时效性差、检测尺度小、精度低、非铁磁性磨粒不能检测等缺点。本文设计了一种基于深度学习的航空发动机滑油磨粒检测方法。基于连续流微流控芯片的滑油图像采样方法,构建滑油图像采样系统;设计图像增强方法,进行图像数据增强消融试验研究,针对YOLOv3模型和Faster RCNN模型进行精度测试,结果表明消融试验后的YOLOv3模型检测能力明显优于Faster RCNN模型;为减少消融后YOLOv3模型的误检率,提出SER算法以优化该模型的推理置信度阈值。研究结果表明滑油磨粒检测方法可解决传统测试中存在的问题,且在0.35的置信度阈值下, YOLOv3模型的检测结果能够达到94.2%的召回率和95.9%的精确度。     

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...     

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.     

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。     

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。     

三线圈电感式油液金属磨粒检测系统

机械传动金属磨粒可以反馈机械设备故障的特性,针对机械传动系统故障在线检测需求,提出了一种三线圈电感式金属磨粒检测系统;通过建立传感器数学模型,对影响传感器金属探测灵敏度的参数进行仿真,结合传感器实际使用情况求出最优解;通过设计励磁信号源模块、调幅模块、信号调理模块等电路并结合上位机对油液中的金属磨粒进行检测;经孔径为8 mm的流道的实验测试,实现了500μm铁磨粒及1 000μm铜磨粒的检测精度;该系统为发动机中金属磨粒的检测提供了技术支持,对故障预防与诊断具有重要意义。     

基于环状电极的电容式润滑油磨粒检测系统设计

摩擦副非正常磨损时将产生直径为几十微米的大金属磨粒。采用阻抗类方法检测磨粒时,要求传感器具有较高的灵敏度。为此,设计了差分结构的环状极板电容式传感器。应用电容/数字转换芯片AD7746将传感器的输出直接转换为数字信号,省去了前端复杂的信号调理电路,简化了设计,并且有效地降低了寄生电容和杂散电容的影响。实验表明:系统分辨率可以达到0.125 fF,极大提高了系统灵敏度。     

车用润滑油品质快速检测技术及实现

设计一款车用润滑油品质检测仪。鉴于评价润滑油品质的理化指标与润滑油介电常数密切相关，而介电常数又与电容量密切相关，将PCB铜箔同轴式电容传感器、CMOS施密特触发器结合为多谐振荡器，采用易于测量的频率信号反映微小电容量，从而通过频率信号表征润滑油品质。通过STC89C2051单片机实现频率测量，采用LED指示灯对润滑油品质进行指示。对不同使用时长的润滑油品质进行检测，LED指示灯点亮个数各不相同。车用润滑油品质检测仪携带方便、使用简单、检测快速、结果可靠，能够为车用润滑油的更换提供科学依据。     

磁悬浮转子微陀螺的电容检测系统分析和实现

介绍了一种新型磁悬浮转子微陀螺的电容检测方案,其特点是检测定子上径向分布的电容极板和悬浮转子形成差动电容的变化.检测电路为基于相关检测原理的交流电容电桥的方法.电路实现中采用积分电荷放大器作为前置级,对其输出和噪声进行了深入的分析.之后,前置级的输出信号经过低噪声放大器进行放大,再通过带通滤波以及相关解调等电路实现检测系统需要的输出幅值和信噪比.实验证明,实现的检测系统对角度输入有较好的线性响应,角度分辨率达到0.1°,即可检测到的电容变化约为1fF.     

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.     

船舶动力与传动装置润滑油状态监测

针对目前舰船动力系统故障定位难、预判不准确的现状,提出了一种应用于船舶动力与传动装置的油液在线监测技术。通过分析舰船动力系统的故障源,阐述了船舶动力与传动装置滑油状态监测的内容,包含油液黏度检测、油液水分检测与油液金属磨粒检测。结合黏度、水分与磨粒检测原理,设计了滑油状态监测试验。通过实船试验,验证了油液在线监测技术在船舶动力与传动装置状态监测中应用的可行性和有效性。     

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.     

基于集成智能算法的发动机滑油系统融合诊断

为确保飞行训练安全、预防发动机维修事故发生,针对当前航空发动机磨损故障诊断存在的问题,提出基于集成智能算法的发动机滑油系统故障检测模型.从铁谱诊断、光谱诊断、颗粒计数诊断、理化指标诊断和试车台数据诊断等方面研究了运用集成神经网络方法对多源信息进行融合诊断.结果表明:融合诊断结果的故障模式比单项诊断结果的故障模式要多;当单项诊断出现矛盾时,融合诊断结果能很好地解决诊断冲突问题.基于集成神经网络的发动机油液系统磨损故障的融合诊断能充分利用多种方法的互补性和有效解决诊断冲突问题,从而使诊断结果更为可靠和准确.     

差动电容小位移传感器检测电路设计

介绍了一种用于差动电容式小位移传感器的信号检测电路。该电路由相敏检波电路、移相电路以及低通滤波器三部分组成,采用相敏检波原理,能很好地实现0.15mm以内的位移测量,并能够很好地判断出位移的方向。该电路结构简单、便于调试、使用方便、成本低。采用该检测电路对差动电容小位移转换电桥的输出信号进行处理,实验结果表明：此方法具有较好的稳定性和抗干扰性,线性度达0.492％,灵敏度达0.6291V／mm。