[发明专利]基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置及方法

权利要求书

1.基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置，其特征在于：包括供电稳压模块(1)、电容采集模块(2)、无线通信模块(3)、上位机数据处理模块(4)、改造活塞(5)；

所述供电稳压模块(1)主要由电池(1.1)、电源稳压芯片及其外围电路(1.2)和温控开关(1.3)组成；

所述电容采集模块(2)包括电容采集芯片及其外围电路(2.1)、待测电容(2.2)、缸套与电容采集芯片连接装置(2.3)、探头固定与连接部分(2.4)；所述待测电容(2.2)主要由待测电容电极探头(2.2.1)、缸套(2.2.2)、润滑油(2.2.3)组成；所述待测电容的两个电容电极分别为所述待测电容电极探头(2.2.1)、缸套(2.2.2)，即一个电极为固定于改造活塞(5)上的待测电容电极探头(2.2.1)，另一个电极为缸套(2.2.2)；所述缸套与电容采集芯片连接装置(2.3)主要由滑动导体(2.3.1)、滑动导体支撑架(2.3.2)、弹性元件(2.3.3)、滑动导体与弹性元件连接件(2.3.4)、缸套采集端导线(2.3.5)组成；所述探头固定与连接部分(2.4)主要由高温绝缘胶(2.4.1)、屏蔽罩(2.4.2)、探头采集端导线(2.4.3)组成；待测电容电极探头(2.2.1)直接通过探头采集端导线(2.4.3)连接至电容采集芯片及其外围电路(2.1)；缸套(2.2.2)与电容采集芯片及其外围电路(2.1)通过滑动导体(2.3.1)、缸套采集端导线(2.3.5)连接；滑动导体支撑架(2.3.2)、弹性元件(2.3.3)、滑动导体与弹性元件连接件(2.3.4)，用于保持滑动导体与缸套处于压紧状态并建立电气连接；

所述无线通信模块(3)包括缸内无线通信模块(3.1)和缸外无线通信模块(3.2)，所述缸内无线通信模块(3.1)和缸外无线通信模块(3.2)分别由无线通信芯片及其外围电路(3.1.1)和天线(3.1.2)组成；

所述上位机数据处理模块(4)用于对遥测测量数据实现数据可视化显示与数据存储，所述遥测测量数据为反映活塞与缸套之间油膜厚度变化的电容值；

所述改造活塞(5)为安装待测电容电极探头(2.2.1)、缸套与电容采集芯片连接装置(2.3)做适配改进加工的活塞，无需改装发动机机体；电容采集模块(2)中的缸套与电容采集芯片连接装置(2.3)通过改造活塞(5)适配改进实现机械连接，电容采集模块(2)中的待测电容电极探头(2.2.1)通过高温胶固定在改造活塞(5)上，电容采集模块(2)其余部分通过高温胶或者机械连接方式固定在改造活塞上；供电稳压模块(1)、缸内无线通信模块(3.1)通过高温胶或者机械连接方式固定在改造活塞(5)上；供电稳压模块(1)的电源稳压芯片及其外围电路(1.2)、电容采集模块(2)的电容采集芯片及其外围电路(2.1)和缸内无线通信模块(3.1)的无线通信芯片及其外围电路(3.1.1)制成一块或多块集成电路板，多块电路板之间的电气连接使用导线连接，电路板、电池(1.1)和温控开关(1.3)固定于改造活塞(5)裙部内壁；安装电路板和电池(1.1)时需要满足如下要求：要求一，电路板和电池(1.1)安装位置需尽量贴近改造活塞(5)裙部内壁，保证发动机在运行时电路板和电池(1.1)不与连杆干涉；要求二，考虑到活塞温度从顶部到底部为降低趋势并且电子元器件存在最高工作温度限制，将电路板和电池(1.1)尽量放置于改造活塞(5)裙部内壁靠近底部的位置。

2.如权利要求1所述的基于电容法测量活塞与缸套间油膜厚度的遥测装置，其特征在于：所述适配改进方式如下，在原活塞上分别开槽、开孔，形成改造活塞(5)；在原活塞裙部待测点位置打孔，将待测电容电极探头(2.2.1)安装在孔内，待测电容电极探头(2.2.1)的工作面与改造活塞(5)裙部外壁齐平，侧面与孔保持预定间隙，待测电容电极探头(2.2.1)材料为金属导体，在间隙中放置屏蔽罩(2.4.2)并填充耐高温绝缘胶(2.4.3)，保持待测电容电极探头(2.2.1)、屏蔽罩(2.4.2)与改造活塞(5)相互绝缘并使待测电容电极探头(2.2.1)和屏蔽罩(2.4.2)固定于孔中；缸套与电容采集芯片连接装置(2.3)采用机械连接方式连接至改造活塞(5)。