[发明专利]一种润滑油的在线监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑油的在线监测传感器，属于监测传感器领域。

背景技术

润滑油是机械设备的“血液”，它在机械设备中起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减震和防腐等重要作用。油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑油的性能变化和携带的磨损颗粒情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，进而评价机器的工况并预测故障的技术。

油液监测分为离线监测和在线监测，离线监测是在现场采集油样，然后在实验室进行分析，常用的分析仪器有自动颗粒计数器、铁谱仪、光谱分析仪、精密电子天平等，这种监测方式周期长，且设备昂贵。在线监测是通过传感器连续或间歇地采集设备的润滑油数据，通过信号处理传输技术直接显示出设备油液的状态，具有实时性强的特点。

目前对于在线监测传感器，国内外各公司研制了基于光纤法、红外法、射线方法、图像识别方法等各种原理的在线监测传感器，但是这些在线监测传感器大多数结构复杂，价格昂贵。另外还有基于电学方法的监测传感器，这种传感器结构简单，成本低，主要包括电感式和电容式传感器。其中电感式传感器主要用于检测润滑油中的铁磁性磨粒，其主要结构为螺线管形。如加拿大GasTops公司研制的MetalSCAN传感器，可以对油液中的铁颗粒进行测量。电容式传感器主要用于检测润滑油的油品劣化程度，其常用结构为极板型。如Kavlico公司研发的油液水分含量传感器，可以对水分含量进行半定量的分析。上述两类电学传感器因性能限制只能检测油品或磨粒的某一方面，无法满足油液监测领域的全部需求。

发明内容

本发明提出了一种润滑油的在线监测传感器，该传感器能够同时检测润滑油中的铁磁性磨粒浓度及油品的劣化程度，从而更好地监测设备润滑和磨损状态，实现按质换油，按需检修。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种润滑油的在线监测传感器，包括两个同心的平面线圈和四个接线柱，其特征在于当从第一接线柱、第四接线柱引出接线时，线圈就表现为电容特性；当从第一接线柱、第三接线柱或第二接线柱、第四接线柱引出接线时，线圈就表现为单倍电感特性；当第二接线柱、第三接线柱连通，从第一接线柱、第四接线柱引出接线，线圈就表现为2倍电感特性。

所述的同心平面线圈是圆形、多边形或椭圆形。

所述的平面线圈厚度为微米至毫米尺度，平面线圈的直径以及线宽和线距为微米至毫米尺度。  

本发明的有益效果如下：该传感器集成了电感和电容的功能，通过后续的电路设计，能够检测出油液中磨粒的浓度和油液的变质情况，从而实现机器的预知性维修和按质换油，节省机器的维护成本。同时由于该传感器是平面结构，尺寸在微米至毫米尺度，可以节省传感器的体积，减轻传感器的质量，在航空领域有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是本传感器的平面线圈结构图，其中1,2,3,4为接线柱，5为电磁线圈，6为基体。

图2是线圈为电容形式传感器的示意图，从1,4接线柱引出接线。

图3是线圈为电感形式传感器的示意图，从1,3接线柱引出接线。

图4是线圈为电感形式传感器的示意图，2,3接线柱连通，从1,4接线柱引出接线，电感值是图3中的两倍（两个电感串联）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

如图1所示，一种润滑油的在线监测传感器，在基体上制作两个同心的平面线圈，每个线圈的厚度为微米至毫米尺度，线圈的直径以及线宽和线距为微米至毫米尺度。两个平面线圈通过四个接线柱1、2、3、4接线顺序的变化，实现电感型传感器及电容型传感器的切换。电感型传感器用于油液中铁磁性颗粒的检测，电容型传感器用于润滑油油品的检测；从而实现对油液中铁磁性颗粒的检测和润滑油油品的检测。同心线圈的形状可以是圆形，多边形或椭圆形等。传感器的基体材料可以选择覆铜板或其他非金属材料。在基体材料上通过光刻、腐蚀或电沉积等工艺制作平面线圈。该传感器可以安装在润滑油回路的油管中或油箱中，可根据需要单点监测或组成一个监测网络。

如图2所示，当从接线柱1、4引出接线时，线圈就表现出电容特性。由于正常润滑油的介电常数为2.0左右，而水的介电常数为80.0左右，所以若润滑油中混有水或由于氧化等原因产生显著劣化，其介电常数就会变化，从而使得传感器的电容产生变化。通过后面相应的检测电路将电容变化量转化为电压信号，从而得到润滑油的变质程度。