CN102147230A - 一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器 - Google Patents

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刘本东
李德胜
朱晓良
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Abstract

本发明公开了一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，属于传感器应用技术领域，包括三通管接头、活塞、微线圈、PCB板、焊接导线、键合引线及绝缘层组成。本发明具有以下特点：1)能够实现油液中金属碎屑的在线检测；2)采用微线圈测量，能够测量尺寸较小的金属碎屑，如直径约为20um-120um，在装备的磨损失效前期给出预报，以便采取维修和保养措施；3)能够判断金属碎屑的铁磁性或非铁磁性，为判断磨损部位是轴承还是齿轮等提供较多的诊断信息；4)能够实现对油液的阵列式测量，增大测量油样的数量。

Description

一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器
技术领域
本发明是微传感器，具体为一种用于检测油液中悬浮金属碎屑，能够检测金属碎屑的尺寸，并能够区分铁磁性金属碎屑和非铁磁性金属碎屑，根据油液中金属碎屑的尺寸判断设备磨损状态，根据碎屑的铁磁性和非铁磁性的属性初步诊断其磨损部位，为使用润滑油的机械装备故障诊断提供一种在线监测方法。
背景技术
目前油液中金属磨损碎屑的检测是油液监控的重要内容，是预报机械装备磨损失效和故障诊断的一个主要方法。但是，目前在工程使用中，主要采用离线技术对油的性能、状态进行监测，现场采集的油样送到实验室或监测中心后进行金属碎屑含量测定。这种离线分析方法具有成本高，操作复杂，测量样本点有限的不足等缺点，不能够及时诊断装备的磨损状态。
发明内容
本发明的目的在于能够在线检测润滑油中尺寸约为20-120um之间的金属碎屑、给出检测尺寸及其变化趋势、区分其铁磁性金属和非铁磁性金属，在装备进入失效磨损前期，能够给出预报，以便采取维修或维护措施，减少事故的发生。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，包括三通管接头1、安装在三通管接头1上的活塞3、安装在活塞3上的PCB板13和粘贴在PCB板13上的微线圈12组成，所述活塞3通过活塞螺纹5和活塞安装接头螺纹6安装在三通管接头1上的活塞安装在三通管接头1上的接头2上；所述的微线圈12采用MEMS工艺制作在微线圈基板11上，微线圈基板11安装在PCB板13上，PCB板13安装在活塞3上；
所述微线圈12通过微线圈端子一14及键合在微线圈端子一14上的键合引线一15与转接焊盘一16相导通，转接焊盘一16制作在PCB板13上，转 接焊盘一16与焊接导线一8的一端焊接在一起，焊接导线一8的另一端与插线端子一10相连接；
所述微线圈12通过微线圈端子二17及键合在微线圈端子二17上的键合引线二18与转接焊盘二19相导通，转接焊盘二19制作在PCB板13上，转接焊盘二19与焊接导线二9的一端焊接在一起，焊接导线二9的另一端与插线端子二21相连接；
所述的插线端子一10和插线端子二21安装在活塞3的中心孔里，绝缘胶22将活塞3的中心孔填平；
插线端子一10及插线端子二21分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪与上位计算机相连。
所述活塞3通过活塞螺纹5和活塞安装接头螺纹6安装在三通管接头1上的的接头2上，密封圈4安装在活塞3和三通管接头1的活塞安装接头之间。
本发明在使用时，将三通管接头1通过主管路接头螺纹7安装在被测润滑循环管路中。插线端子一10及插线端子二21分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪的测量数据传给上位计算机。测量时，LCR数字测量仪对微线圈12接通交变电流，当非铁磁性金属碎屑随润滑油流过微线圈12附近时，微线圈12周围的交变磁场会在金属碎屑中产生涡流，该涡流阻止磁场的变化，因而导致微线圈12的电感值降低；而当铁磁性金属碎屑经过时，由于其磁导率远大于1，使磁场得到极大增强，涡流效应引起的电感变化相对较小，因此测得微线圈12的电感增大。微线圈12电感值变化的大小用以判断金属碎屑的尺寸和是否是铁磁性材料。
本发明的主要特点是：1能够实现油液中金属碎屑的在线检测，测量及时；2采用微线圈测量，能够测量尺寸较小的金属碎屑，如直径约为20um-120um，在装备的磨损失效前期给出预报，以便采取维修和保养措施；3能够判断金属碎屑的铁磁性或非铁磁性，为判断磨损部位是轴承还是齿轮等提供较多的诊断信息；4能够实现对对油液的阵列式测量，增大测量油样的数量。
附图说明
图1：本发明结构的右下方视图；
图2：本发明结构的右上方视图；
图3：本发明活塞部分的局部放大图。
图中：1、三通管接头；2、活塞安装接头；3、活塞；4、密封圈；5、活塞螺纹；6、活塞安装接头螺纹；7、主管路接头螺纹；8、焊接导线一；9、焊接导线二；10、插线端子一；11、微线圈基板；12、微线圈；13、PCB板；14、微线圈端子一；15、键合引线一；16、转接焊盘一；17、微线圈端子二；18、键合引线二；19、转接焊盘二；20、绝缘层；21、插线端子二；22、绝缘胶
具体实施方式
下面结合附图1～3对本发明作进一步说明：
本实施例均采用常规机加工、MEMS工艺和PCB印制工艺进行设计安装。
本发明由三通管接头1、活塞3、微线圈12和PCB板组成。
如图1所示本实施例的三通管接头1可由不导磁不锈钢材料但不限于不锈钢，其他不导磁材料如硬铝合金、高强度尼龙等制作，在三通管接头1上与主管路成直角的接头加工成活塞安装接头2，并在活塞安装接头内孔经机械加工出活塞安装接头螺纹，在活塞安装接头2的外端加工出一个凹槽用于安装密封圈4。三通管接头1的主管路的两端加工出主管路接头螺纹7。
如图2所示本实施例的活塞3可由不导磁不锈钢材料但不限于不锈钢，其他不导磁材料如硬铝合金、高强度尼龙等制作。在活塞3的中心可以采用钻削加工出中心孔，用于安装10插线端子一和21插线端子二，然后用不溶于油的绝缘胶22将10插线端子一和21插线端子二与活塞3固定在一起。
如图3所示本实施例的微线圈12可以采用MEMS工艺，以溅射或电铸的方法制作在微线圈基板11上。微线圈可以选用铜、铝、金和银等材料，微线圈基板11可选用陶瓷片、硅片或玻璃片等做基板，微线圈可以是单层线圈， 也可以是多层。微线圈12的微线圈端子一14和微线圈端子二17与微线圈一起制作。微线圈上的绝缘层20可以由聚酰亚胺涂布而成。在完成微线圈12的制作后，微线圈基板11可以采用划片机分割成需要的小块形状。
如图3所示本实施例的PCB板13可以采用PCB电路板印制工艺制作，在PCB板13上印制出转接焊盘一16和转接焊盘二19。
如图3所示本实施例的微线圈基板11可以采用胶与PCB板13粘接在一起，微线圈端子一14与转接焊盘一16可以采用导线键合的方式连接起来，微线圈端子二17与转接焊盘二19可以采用导线键合的方式连接起来，这里可以采用超声键合或热熔性键合。
如图3所示本实施例的PCB板13可以采用胶粘接或螺钉紧固的方法安装在活塞3上，转接焊盘16通过焊接导线一8与插线端子一10相连接导通，转接焊盘二19通过焊接导线二9与插线端子二21相连接导通。采用液体聚酰亚胺或其他不溶于油的胶涂布在微线圈基板11、PCB板13、焊接导线一8和焊接导线二9的表面。
如图1所示本实施例的活塞3和密封圈4安装在三通管接头1的活塞安装接头2上。

Claims (2)

1.一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，包括三通管接头(1)、安装在三通管接头(1)上的活塞(3)、安装在活塞(3)上的PCB板(13)和粘贴在PCB板(13)上的微线圈(12)组，其特征在于：所述活塞(3)通过活塞螺纹(5)和活塞安装接头螺纹(6)安装在三通管接头(1)上的活塞安装在三通管接头(1)上的接头(2)上；所述的微线圈(12)采用MEMS工艺制作在微线圈基板(11)上，微线圈基板(11)安装在PCB板(13)上，PCB板(13)安装在活塞(3)上；
所述微线圈(12)通过微线圈端子一(14)及键合在微线圈端子一(14)上的键合引线一(15)与转接焊盘一(16)相导通，转接焊盘一(16)制作在PCB板(13)上，转接焊盘一(16)与焊接导线一(8)的一端焊接在一起，焊接导线一(8)的另一端与插线端子一(10)相连接；
所述微线圈(12)通过微线圈端子二(17)及键合在微线圈端子二(17)上的键合引线二(18)与转接焊盘二(19)相导通，转接焊盘二(19)制作在PCB板(13)上，转接焊盘二(19)与焊接导线二(9)的一端焊接在一起，焊接导线二(9)的另一端与插线端子二(21)相连接；
所述的插线端子一(10)和插线端子二(21)安装在活塞(3)的中心孔里，绝缘胶(22)将活塞(3)的中心孔填平；
插线端子一(10)及插线端子二(21)分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪与上位计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，其特征在于：所述活塞(3)通过活塞螺纹(5)和活塞安装接头螺纹(6)安装在三通管接头(1)上的的接头(2)上，密封圈(4)安装在活塞(3)和三通管接头(1)的活塞安装接头之间。
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