[发明专利]一种高灵敏度的油液磨粒在线监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测流动油液金属颗粒的传感器，尤其是涉及一种高灵敏度的油液磨粒在线监测传感器。

背景技术

机器设备良好润滑状态可降低机械磨损，有效地延长设备使用寿命，减少停机损失。但由于在实际运行过程中的不确定性和多种因素的影响，再完善的机械设计一般也难以保证设备一直处于良好的润滑和磨损状态，故在机械设备运行过程中对润滑和磨损状态进行监测是十分必要的。特别是针对航空发动机，其工作状态非常恶劣，运行负荷、转速和油温等条件非常苛刻，所以很可能在未发觉的情况下发生磨损，甚至可能导致发动机的损坏。而油液监测的目的就是利用油品分析技术对机器设备正在使用的润滑油进行综合分析，可以获得设备润滑与磨损状况的信息，并据此预测设备磨损过程的发展，及时发现故障或预防故障的发生。

早期的油液磨粒分析技术都是离线式检测，主要有铁谱分析技术、光谱分析技术、颗粒计数器等，此类离线式检测方式需要对油液进行采样，具有分析周期长，测定结果的返回具有时间滞后性等缺点已无法满足现代工业需求。近年来，金属磨粒磁塞在线检查法在航空、船舶中得到广泛的应用，但此方法采用磨粒在线收集、离线检测的形式，仍然没有摆脱离线分析的方式，且分析结果比较粗略。因此，研究和开发油液磨粒在线监测的监测技术是国内外密切关注的热点。

在目前油液磨粒在线监测技术中，具有代表性的是加拿大GASTOPS公司生产的MetalSCAN金属磨粒传感器，该传感器最初是针对F-22战机所用的F-119航空发动机而设计，目前还应用于F-35战机、欧洲联合战斗机(EJ200)、AH-64阿帕奇直升机、S61海王直升机、Pilates PC-12系列飞机、大型军舰和风力发电等多种军用或民用产品中，取得良好的监测效果。近年来，国内也曾尝试引进MetalSCAN油液磨粒传感器用于滚动轴承和齿轮状态监测，但由于MetalSCAN在西方国家主要用于军事用途而受到种种限制，至今我国未能获得军品级的相关产品或技术。

MetalSCAN金属颗粒传感器原理如图1所示，MetalSCAN油液磨粒在线监测传感器包括一个容许油液通过的通管，在通管外沿轴向设置有三个与通管同心的线圈，两端的两个线圈绕向相反并相互串接，由交流电驱动，使两者的磁场相反，能够抵消。当具有金属颗粒的油液流过通管时，设置在中间位置的第三个感应线圈测量金属颗粒对磁场扰动而产生的感应信号，将输出的感应信号交信号处理单元处理，通过程序设置使输出电压信号的振幅与铁磁颗粒大小成比例，而与非铁磁颗粒表面积成比例，非铁磁信号的相位与铁磁颗粒的相位相反。由此，按照干扰信号的幅度及类型，信号处理单元可以确定金属颗粒的种类、大小和质量。MetalSCAN传感器利用了电磁感应原理，设计巧妙，但由于线圈感应信号的强度与金属磨粒大小成正比关系，当直径较小的磨粒(＜300μm)经过线圈时，感应信号强度非常微弱，对于信号的正确提取非常不利，严重的限制了的传感器的灵敏度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种当含有直径较小磨粒的油液经过时能够正确提取感应信号的高灵敏度的油液磨粒在线监测传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高灵敏度的油液磨粒在线监测传感器，包括第一输入磁场线圈、第二输入磁场线圈、输出感应磁场线圈、交流电场驱动模块和信号处理模块，所述的第一输入磁场线圈和所述的第二输入磁场线圈绕向相反并相互串接，所述的交流电场驱动模块的两个输出端分别与所述的第一输入磁场线圈的输入端和所述的第二输入磁场线圈的输入端连接，通过交变电场信号驱动使所述的第一输入磁场线圈和所述的第二输入磁场线圈产生的磁场相反，所述的输出感应磁场线圈的两端与所述的信号处理模块连接，所述的交流电场驱动模块的两个输出端之间设置有输入电容，所述的输出感应磁场线圈的两端之间设置有感应电容。