[发明专利]一种基于径向磁场的在线磨粒监测传感器及其监测方法

权利要求书

1.一种在线磨粒监测传感器，其特征在于，主要包括：

一个布置在铁芯上用于产生一个稳定的静态磁场的磁场激励源；

一个优化所产生的静态磁场使形成径向磁场作用于油管的铁芯；

一个以上布置在铁芯的端面，并在油管中有磨砺通过时产生感应电压的检测线圈；

以及一个连接检测线圈的两端，对检测线圈两端所产生的感应电压进行抑制共模干扰、增大有效信号的幅值处理的连接放大电路。

2.根据权利要求1所述的一种在线磨粒监测传感器，其特征在于，所述的磁场激励源采用磁铁或者线圈组成。

3.根据权利要求1所述的一种在线磨粒监测传感器，其特征在于，所述的检测线圈为单检测线圈结构。

4.根据权利要求1所述的一种在线磨粒监测传感器，其特征在于，所述的检测线圈由分别布局在铁芯的两个端面上的几何尺寸相同的线圈组成，所述的两个几何尺寸相同的线圈采取差分连接形式连接后，再与放大电路连接，或者采用串联形式连接后再与放大电路连接。

5.利用权利要求1所述的在线磨粒监测传感器进行在线磨粒监测的方法，其特征在于，具体是：

首先，利用磁场激励源产生一个稳定的静态磁场；

接着，利用铁芯优化所产生的静态磁场使形成径向磁场作用于油管上；

然后，在有磨粒通过布置有所述传感器的油管时，布置在铁芯的检测线圈的两端产生感应电压u：

u=NlimΔt→0ΔφΔt---(1)]]>

其中，N为检测线圈的匝数，Δφ为传感器磁回路的磁通量变化，Δt为磨粒的运动时间；

最后，通过放大电路对检测线圈两端的电压信号进行抑制共模干扰、增大有效信号的幅值处理，最终放大电路输出有效电压信号，通过对有效电压信号进行处理得到磨粒的信息。

6.根据权利要求5所述的一种在线磨粒监测方法，其特征在于，所述的传感器磁回路的磁通量变化Δφ为：

Δφ(x)=Faδbδhδμ0(μ-1)μ1l(x)2---(2)]]>

其中，F为磁场激励源的磁势，a_δ为等效为长方体的磨粒的长，b_δ为等效为长方体的磨粒的宽，h_δ为等效为长方体的磨粒的高，磨粒的高为沿磁感线方向的长度，μ₀为真空磁导率、μ为磨粒的相对磁导率，l(x)为传感器中气隙的磁力线的长度，x为沿油管轴向上的位置。

7.根据权利要求5或6所述的一种在线磨粒监测方法，其特征在于，所述的对有效电压信号进行处理得到磨粒的信息，具体是：

将式(2)代入式(1)，得到：

u=-2NFaδbδhδμ0(μ-1)μl′(x)l(x)3v---(3)]]>

通过所述在线磨粒监测方法获得感应电压u，检测线圈的匝数N，磁场激励源产生的磁势F和传感器磁力线的长度l(x)为传感器的已知参数，真空磁导率μ₀和磨粒的相对磁导率μ为物理常量，通过磨粒在传感器运动的时间，得到磨粒的相对于传感器沿油管轴向运动的速度v，通过输出电压幅值的范围判断出磨粒的材质从而确定μ大小，最终根据式(12)得到磨粒的等效体积a_δb_δh_δ。