CN108415089A - 一种油液金属颗粒检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油液金属颗粒检测装置，包括检测单元和第一补偿单元，检测单元包括激励信号源、检测线圈、两个激励线圈和谐振匹配电容，激励信号源分别与两个激励线圈、第一补偿单元相连接，以便向其提供激励电压；两个激励线圈分别位于检测线圈两侧，且绕制方向相反；检测线圈经由谐振匹配电容与第一补偿单元相连接，并缠绕于油液管路，以便油液穿过检测线圈时根据检测线圈的输出电压来检测金属颗粒；第一补偿单元适于接收来自激励信号源的激励电压，并输出第一补偿电压，以便抵消检测线圈的剩余电压。

Description

一种油液金属颗粒检测装置

技术领域

本发明涉及设备状态监测技术领域，尤其涉及一种油液金属颗粒检测装置。

背景技术

现今机械设备往往具有高精度、高转速等特点，但这会带来加速磨损的危害。而机械磨损会在润滑油液中产生金属颗粒。因此对油液金属颗粒的检测是非常重要的，其能够实时有效的对设备磨损状态进行检测，并反映设备磨损情况的变化过程，以便及时更换油液或更换相关零件，防止故障发生。

目前。目前，对油液金属颗粒的检测方式有两种，即离线式和在线式。其中，离线式检测存在以下不足之处：1.检测周期长，需人工定期取油样；2.检测成本高，检测数据滞后，无法满足时效性的要求。

在线式检测能实时对油液金属颗粒进行检测，时效性高。目前使用较多的在线式检测是采用电磁感应原理的油液金属颗粒检测传感器。油液金属颗粒检测传感器包括三线圈结构的感应线圈，即两端的两个激励线圈和中间的检测线圈。两端的两个激励线圈在绕制时参数相同、方向相反，并由同一个信号源激励，因此两个激励线圈可以形成大小相等、方向相反的磁场，中间的检测线圈则由于两个激励线圈磁场相互抵消而输出为零。这样，当油液通过线圈时，其中的金属颗粒会引起线圈磁场微弱的扰动，导致检测线圈的输出电压发生变化，从而实现金属颗粒的检测。

然而，在实际使用中无法绕出两个参数相同的激励线圈，实际两个激励线圈是不对称、不平衡的，这种激励线圈的不平衡性会导致检测线圈输出的剩余电压不为零。而剩余电压太大会淹没颗粒信号，影响检测灵敏度及稳定性，甚至导致无法检测到金属颗粒。

因此，迫切需要提出一种能有效降低由于激励线圈绕制不对称引起的检测线圈剩余电压、提高检测检测灵敏度和稳定性的油液金属颗粒检测方案。

发明内容

为此，本发明提供一种油液金属颗粒检测装置，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种油液金属颗粒检测装置，包括检测单元和第一补偿单元，检测单元包括激励信号源、检测线圈、两个激励线圈和谐振匹配电容，激励信号源分别与两个激励线圈、第一补偿单元相连接，以便向其提供激励电压；两个激励线圈分别位于检测线圈两侧，且绕制方向相反；检测线圈经由谐振匹配电容与第一补偿单元相连接，并缠绕于油液管路，以便油液穿过检测线圈时根据检测线圈的输出电压来检测金属颗粒；第一补偿单元适于接收来自激励信号源的激励电压，并输出第一补偿电压，以便抵消检测线圈的剩余电压。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一补偿单元包括第一电阻调压模块、第二电阻调压模块和第一变压器，第一电阻调压模块包括第一电位器，并适于接收来自激励信号源的激励电压，通过第一电位器抽头输出第一电阻电压；第二电阻调压模块包括第二电位器，并适于接收来自激励信号源的激励电压，通过第二电位器抽头输出第二电阻电压，第一电阻电压和第二电阻电压互为正交；第一变压器的一次侧两端分别与第一电位器抽头和第二电位器抽头相连接，并适于接收第一电阻电压和第二电阻电压，二次侧与谐振匹配电容和检测线圈串联，并适于输出第一补偿电压，第一补偿电压的相位和幅值由第一电位器抽头和第二电位器抽头的位置确定。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电阻调压模块还包括第一电阻、第二电阻、第一隔离变压器，激励信号源依次串联第一电阻、第二电阻后与地端相连接，第一隔离变压器的一次侧两端分别与第二电阻两端相连接，二次侧两端分别与第一电位器两端相连接；第二电阻调压模块还包括第一电容、第三电阻、第二隔离变压器，激励信号源依次串联第一电容、第三电阻后与地端相连接，第二隔离变压器的一次侧两端分别与第三电阻两端相连接，二次侧两端分别与第二电位器两端相连接。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电容的容抗值远大于第三电阻的电阻值，以便第二电阻上产生的电压与第三电阻上产生的电压相位相差90°。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，还包括第二补偿单元，激励信号源与第二补偿单元相连接，检测线圈经由谐振匹配电容和第一补偿单元与第二补偿单元相连接，谐振匹配电容两端与第二补偿单元相连接；第二补偿单元适于接收来自激励信号源的激励电压，接收谐振匹配电容上产生的电压，并输出第二补偿电压，以便与第一补偿电压共同抵消检测线圈的剩余电压。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第二补偿单元包括第一相敏检波器、第二相敏检波器、移相电路、线性解耦电路和压控电压发生器，激励信号源与压控电压发生器相连接、与第一相敏检波器的参考端相连接、还经由移相模块与第二相敏检波器的参考端相连接，第一相敏检波器适于通过其参考端接收来自激励信号源的激励电压作为参考信号，通过其输入端接收谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第一解调信号至线性解耦电路；第二相敏检波器适于通过其参考端接收由移相模块进行90°相位偏移后的激励电压作为参考信号，通过其输入端接收谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第二解调信号至线性解耦电路，第一解调信号和第二解调信号互为正交；线性解耦电路适于将第一解调信号和第二解调信号分别转换为第一解耦信号和第二解耦信号，并分别输出至压控电压发生器，第一解耦信号和第二解耦信号相互独立；压控电压发生器适于接收来自激励信号源的激励电压，分别接收第一解耦信号和第二解耦信号，输出第二补偿电压，第二补偿电压的相位和幅值由第一解耦信号和第二解耦信号确定。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，压控电压发生器包括第一电容调压模块、第二电容调压模块和第二变压器，第一电容调压模块包括两个串联的第一可变电容二极管，两个第一可变电容二极管的中点与线性解耦电路相连接，第一电容调压模块适于接收来自激励信号源的激励电压，通过两个第一可变电容二极管的中点接收第一解耦信号，通过两个第一可变电容二极管的中点输出第一电容电压，两个第一可变电容二极管的导通方向一致，电容值由第一解耦信号确定；第二电容调压模块包括两个串联的第二可变电容二极管，两个第二可变电容二极管的中点与线性解耦电路相连接，第二电容调压模块适于接收来自激励信号源的激励电压，通过两个第二可变电容二极管的中点接收第二解耦信号，通过两个第二可变电容二极管的中点输出第二电容电压，第一电容电压和第二电容电压互为正交，两个第二可变电容二极管的导通方向一致，电容值由二解耦信号确定；第二变压器的一次侧两端分别与两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点相连接，并适于接收第一电容电压和第二电容电压，二次侧与第一变压器的二次侧、谐振匹配电容和检测线圈串联，并适于输出第二补偿电压。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第二补偿单元还包括与谐振匹配电容两端相连接的前置放大器，前置放大器还分别与第一相敏检波器和第二相敏检波器的输入端相连接，第一相敏检波器和第二相敏检波器均适于通过其输入端接收由前置放大器进行放大后的谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第二补偿单元还包括分别连接在第一相敏检波器和所述线性解耦电路之间、第二相敏检波器和线性解耦电路之间的两个低通滤波器，线性解耦电路适于接收分别由两个低通滤波器进行滤波后的第一解调信号和第二解调信号。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电容调压模块还包括第四电阻、第五电阻、第三隔离变压器，激励信号源依次串联第四电阻、第五电阻后与地端相连接，第三隔离变压器的一次侧两端分别与第五电阻两端相连接，二次侧两端分别与一个第一可变电容二极管负极和另一个第一可变电容二极管正极相连接，一个第一可变电容二极管正极与另一个第一可变电容二极管负极相连接；第二电容调压模块还包括第二电容、第六电阻、第四隔离变压器，激励信号源依次串联第二电容、第六电阻后与地端相连接，第四隔离变压器的一次侧两端分别与第六电阻两端相连接，二次侧两端分别与一个第二可变电容二极管负极和另一个第二可变电容二极管正极相连接，一个第二可变电容二极管正极与另一个第二可变电容二极管负极相连接。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括两个接地电阻，第三隔离变压器二次侧两端和第四隔离变压器二次侧两端分别经由对应的接地电阻与地端相连接。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括隔离电容，两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点分别经由对应的隔离电容与第二变压器一次侧两端相连接。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括隔离电阻，线性耦合电路分别经由对应的隔离电阻与两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点相连接。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第二电容的容抗值远大于第六电阻的电阻值，以便第五电阻上产生的电压与第六电阻上产生的电压相位相差90°。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，第一相敏检波器和第二相敏检波器均为使用AD630解调芯片搭建的锁定放大电路。

可选地，在根据本发明的油液金属颗粒检测装置中，线性解耦电路为使用两个运算放大器电路搭建的电路。

根据本发明的油液金属颗粒检测装置，通过第一补偿单元输出第一补偿电压来对检测线圈产生的剩余电压进行抵消，可有效降低检测线圈的剩余电压，提高检测灵敏度和稳定性。此外，还通过第二补偿单元输出第二补偿电压来进一步降低检测线圈的剩余电压，实现了对剩余电压的实时自动补偿。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施方式的油液金属颗粒检测装置100的结构框图；

图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的两个激励线圈和检测线圈的结构框图；

图3示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一补偿单元140的结构框图；

图4示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一补偿单元140的电路图；

图5示出了根据本发明另一个示例性实施方式的油液金属颗粒检测装置200的结构框图；

图6示出了根据本发明一个示例性实施方式的第二补偿单元160的结构框图；

图7示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一相敏检波器和第二相敏检波器的电路图；

图8示出了根据本发明一个示例性实施方式的压控电压发生器166的结构框图；以及

图9示出了根据本发明一个示例性实施方式的压控电压发生器166的电路图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个示例性实施方式的油液金属颗粒检测装置100的结构框图。如图1所示，该油液金属颗粒监测装置100包括检测单元120和与检测单元120相连接的第一补偿单元140。

检测单元120包括激励信号源V_e、检测线圈S和两个激励线圈E₁、E₂、谐振匹配电容C_s。此外，还可以包括另一个与两个激励线圈E₁、E₂并联的谐振匹配电容C_e。

如图2所示，两个激励线圈E₁、E₂分别位于检测线圈S两侧，且参数相同、绕制方向相反。两个激励线圈E₁、E₂均连接至激励信号源V_e，由激励信号源V_e来提供激励电压。检测线圈S缠绕于油液管路，以便油液穿过检测线圈S时根据检测线圈S的输出电压来检测金属颗粒。

可以理解地，理论上两个激励线圈在绕制时参数相同、方向相反，并由同一个信号源激励，因此两个激励线圈可以形成大小相等、方向相反的磁场，中间的检测线圈则由于两个激励线圈磁场相互抵消而输出为零。这样，当油液通过线圈时，其中的金属颗粒会引起线圈磁场微弱的扰动，导致检测线圈的输出电压发生变化，从而实现金属颗粒的检测。

但实际绕制线圈时无法绕出两个完全一样的激励线圈，两个激励线圈是非对称(非平衡)的，因此中间的检测线圈由于两个激励线圈磁场无法相互抵消而产生了剩余电压。剩余电压的存在极大地影响了检测灵敏度及稳定性，甚至导致无法检测到金属颗粒。

因此，需要通过第一补偿单元140对检测线圈S的剩余电压进行补偿，也就是说，降低剩余电压。

如图1所示，检测线圈S经由谐振匹配电容C_s与第一补偿单元140相连接，同时激励信号源V_e也与第一补偿单元140相连接。第一补偿单元140适于接收来自激励信号源V_e的激励电压，并输出第一补偿电压V_c1，以便抵消检测线圈S的剩余电压。

图3示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一补偿单元140的结构框图。如图3所示，第一补偿单元140可以包括第一电阻调压模块142、第二电阻调压模块144和第一变压器T₁。第一电阻调压模块142和第二电阻调压模块144均与激励信号源V_e相连接，并适于接收来自激励信号源V_e的激励电压。

第一电阻调压模块142包括第一电位器R_t1，并适于通过第一电位器R_t1抽头输出第一电阻电压。第二电阻调压模块144包括第二电位器R_t2，并适于通过第二电位器R_t2抽头输出第二电阻电压，第一电阻电压和第二电阻电压频率相同但相位相差90°，也就是说，第一电阻电压和第二电阻电压互为正交。

具体地，图4示出了根据本发明一个示例性实施方式的第一补偿单元140的电路图。如图4所示，第一电阻调压模块142可以包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第一隔离变压器T₁₄₂和第一电位器R_t1，激励信号源V_e依次串联第一电阻R₁、第二电阻R₂后与地端相连接，第一隔离变压器T₁₄₂的一次侧两端分别与第二电阻R₂两端相连接，二次侧两端分别与第一电位器R_t1两端相连接，中性点与地端相连接。第一电位器R_t1抽头与第一变压器T₁一次侧一端相连接。这样，通过改变第一电位器R_t1抽头的位置即可改变第一电阻调压模块142输出的第一电阻电压。

第二电阻调压模块144可以包括第一电容Z₁、第三电阻R₃、第二隔离变压器T₁₄₄和第二电位器R_t2，激励信号源V_e依次串联第一电容Z₁、第三电阻R₃后与地端相连接，第二隔离变压器T₁₄₄的一次侧两端分别与第三电阻两端R₃相连接，二次侧两端分别与第二电位器R_t2两端相连接，中性点与地端相连接。第二电位器R_t2抽头与第一变压器T₁一次侧另一端相连接。这样，通过改变第二电位器R_t2抽头的位置即可改变第二电阻调压模块144输出的第二电阻电压。

需要注意的是，这里第一电容Z₁的容抗值远大于第三电阻R₃的电阻值，使得第三电阻R₃上产生的电压相对于激励电压相位偏移约90°，那么，第二电阻R₂上产生的电压与第三电阻R₃上产生的电压相位也相差90°，第一电阻电压和第二电阻电压也相位相差90°。

根据本发明的一个实施例，第一隔离变压器T₁₄₂、第二隔离变压器T₁₄₄一次侧与二次侧的线圈匝数比可以为16：6或1：1或16：2，型号可以为T16-6T。

第一变压器T₁一次侧两端分别与第一电位器R_t1抽头和第二电位器R_t2抽头相连接，并适于接收第一电阻电压和第二电阻电压。第一变压器T₁二次侧则与谐振匹配电容C_s和检测线圈S串联，并适于输出第一补偿电压V_c1，第一补偿电压V_c1的相位和幅值由第一电位器R_t1抽头和第二电位器R_t2抽头的位置确定。根据本发明的一个实施例，第一变压器T₁一次侧与二次侧的线圈匝数比可以为80:1。

根据本发明的一个实施例，假设则

其中，k₁的取值范围为[-a,a]，a＞0，并可以通过调节第一电位器抽头位置来改变数值。k₂的取值范围为[-b,b]，b＞0，并可以通过调节第二电位器抽头位置来改变数值。

理论上，V_c1可以为任意相位(0°～360°之间)和幅值，但通常地，V_c1的幅值取值范围被配置为[-4,4]，单位为mV。

综上，通过调节第一电位器R_t1抽头和第二电位器R_t2抽头R_t2的位置可以将检测线圈S的大部分剩余电压抵消掉，大大提高了检测灵敏度和稳定性。

图5示出了根据本发明另一个示例性实施方式的油液金属颗粒检测装置200的结构框图。如图5所示，油液金属颗粒监测装置200在油液金属颗粒监测装置100的基础上增加了第二补偿单元160。激励信号源V_e与第二补偿单元160相连接，检测线圈S经由谐振匹配电容C_s和第一补偿单元140与第二补偿单元160相连接，谐振匹配电容C_s两端也与第二补偿单元160相连接。第二补偿单元160适于接收来自激励信号源V_e的激励电压，接收谐振匹配电容C_s上产生的电压，同时输出第二补偿电压V_c2，以便与第一补偿电压V_c1共同抵消检测线圈S的剩余电压。

图6示出了根据本发明一个示例性实施方式的第二补偿单元160的结构框图。如图6所示，第二补偿单元160包括第一相敏检波器PSD₁、第二相敏检波器PSD₂、移相电路162、线性解耦电路164和压控电压发生器166。激励信号源V_e与压控电压发生器166相连接、与第一相敏检波器PSD₁的参考端(Ref₁)相连接、还经由移相模块162与第二相敏检波器PSD₂的参考端(Ref₂)相连接。

第一相敏检波器PSD₁适于通过其参考端(Ref₁)接收来自激励信号源V_e的激励电压作为参考信号，通过其输入端接收谐振匹配电容C_s上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第一解调信号x至线性解耦电路164。

第二相敏检波器PSD₂适于通过其参考端(Ref₂)接收由移相模块162进行90°相位偏移后的激励电压作为参考信号，通过其输入端接收谐振匹配电容C_s上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第二解调信号y至线性解耦电路164，第一解调信号x和第二解调信号y互为正交。

其中，第一相敏检波器PSD₁和第二相敏检波器PSD₂均可以是使用AD630解调芯片搭建的锁定放大电路，如图7所示，也可以是实现相同功能的其他公知技术，本发明对此不做限制。

而后，线性解耦电路164接收第一解调信号x和第二解调信号y，将第一解调信号x和第二解调信号y分别转换为第一解耦信号X和第二解耦信号Y，并分别输出至压控电压发生器166，第一解耦信号X和第二解耦信号Y相互独立。这里，线性解耦电路164可以为使用两个运算放大器电路搭建的电路，也可以是实现相同功能的其他公知技术，本发明对此不做限制。

此外，根据本发明的一个实施例，第二补偿单元160还可以包括与谐振匹配电容C_s两端相连接的前置放大器161，如图6所示。前置放大器161还分别与第一相敏检波器PSD₁和第二相敏检波器PSD₂的输入端相连接，第一相敏检波器PSD₁和第二相敏检波器PSD₂均可以通过其输入端接收由前置放大器161进行放大后的谐振匹配电容C_s上产生的电压作为输入信号。

根据本发明的一个实施例，第二补偿单元160还可以包括分别连接在第一相敏检波器PSD₁和线性解耦电路164之间、第二相敏检波器PSD₂和线性解耦电路164之间的两个低通滤波器163，线性解耦电路164适于接收分别由两个低通滤波器163进行滤波后的第一解调信号x和第二解调信号y。

压控电压发生器166适于通过其第一控制端(V_f1)接收第一解耦信号X，通过其第二控制端(V_f2)接收第二解耦信号Y，还适于接收来自激励信号源V_e的激励电压，最后输出第二补偿电压V_c2，第二补偿电压V_c2的相位和幅值由第一解耦信号X和第二解耦信号Y确定。

图8示出了根据本发明一个示例性实施方式的压控电压发生器166的结构框图。如图8所示，压控电压发生器166包括第一电容调压模块167、第二电容调压模块168和第二变压器T₂。

第一电容调压模块167与激励电压源V_e相连接，并包括两个串联的第一可变电容二极管D₁、D₂，两个第一可变电容二极管D₁、D₂的中点与第一控制端(V_f1)相连接，即与线性解耦电路164相连接。第一电容调压模块167适于接收来自激励信号源V_e的激励电压，通过两个第一可变电容二极管的中点接收第一解耦信号X，同时通过两个第一可变电容二极管D₁、D₂的中点输出第一电容电压，两个第一可变电容二极管D₁、D₂的导通方向一致，电容值由第一解耦信号X确定。

第二电容调压模块168与激励电压源V_e相连接，并包括两个串联的第二可变电容二极管D₃、D₄，两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点与第二控制端(V_f2)相连接，即与线性解耦电路164相连接。第二电容调压模块168适于接收来自激励信号源V_e的激励电压，通过两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点接收第二解耦信号Y，通过两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点输出第二电容电压。第一电容电压和第二电容电压互为正交，两个第二可变电容二极管D₃、D₄的导通方向一致，也与两个第一可变电容二极管D₁、D₂的导通方向一致，两个第二可变电容二极管D₃、D₄的电容值由第二解耦信号Y确定。

具体地，图9示出了根据本发明一个示例性实施方式的压控电压发生器166的电路图。如图9所示，第一电容调压模块167可以包括第四电阻R₄、第五电阻R₅、第三隔离变压器T₁₆₇、和两个串联的第一可变电容二极管D₁、D₂，激励信号源V_e依次串联第四电阻R₄、第五电阻R₅后与地端相连接，第三隔离变压器T₁₆₇的一次侧两端分别与第五电阻R₅两端相连接，中性点与地端相连接，二次侧两端分别与一个第一可变电容二极管D₁负极和另一个第一可变电容二极管D₂正极相连接，一个第一可变电容二极管D₁正极与另一个第一可变电容二极管D₂负极相连接。这样，通过改变第一解耦信号X可改变两个第一可变电容二极管D₁、D₂的电容值，也就是可以改变第一电容调压模块167输出的第一电容电压。

第二电容调压模块168可以包括第二电容Z₂、第六电阻R₆、第四隔离变压器T₁₆₈、和两个串联的第二可变电容二极管D₃、D₄，激励信号源V_e依次串联第二电容Z₂、第六电阻R₆后与地端相连接，第四隔离变压器T₁₆₈的一次侧两端分别与第六电阻R₆两端相连接，中性点与地端相连接，二次侧两端分别与一个第二可变电容二极管D₃负极和另一个第二可变电容二极管D₄正极相连接，一个第二可变电容二极管D₃正极与另一个第二可变电容二极管D₄负极相连接。这样，通过改变第二解耦信号Y可改变两个第二可变电容二极管D₃、D₄的电容值，也就是可以改变第二电容调压模块168输出的第二电容电压。通常地，第一可变电容二极管D₁、D₂和第二可变电容二极管D₃、D₄的型号可以为BB112。

需要注意的是，这里第二电容Z₂的容抗值远大于第六电阻R₆的电阻值，使得第六电阻R₆上产生的电压相对于激励电压相位偏移约90°，那么，第五电阻R₅上产生的电压与第六电阻R₆上产生的电压相位相差90°，第一电容电压与第二电容电压相位也相差90°。

根据本发明的一个实施例，第三隔离变压器T₁₆₇、第四隔离变压器T₁₆₈一次侧与二次侧的线圈匝数比可以为16：6或1：1或16：2，型号可以为AL78250。

第二变压器T₂的一次侧两端分别与两个第一可变电容二极管D₁、D₂的中点和两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点相连接，并适于接收第一电容电压和第二电容电压，二次侧与第一变压器T₂的二次侧、谐振匹配电容C_s和检测线圈S串联，并适于输出第二补偿电压V_c2，其中，V_c1的幅值取值范围通常可以被配置为[-5,5]，单位为mV。根据本发明的一个实施例，第二变压器T₂一次侧与二次侧的线圈匝数比可以为80:1。

此外，根据本发明的一个实施例，第一电容调压模块167和第二电容调压模块168均还可以包括两个接地电阻，第三隔离变压器T₁₆₇二次侧两端和第四隔离变压器T₁₆₈二次侧两端分别经由对应的接地电阻与地端相连接。

根据本发明的另一个实施例，第一电容调压模块167和第二电容调压模块168均还可以包括隔离电容，两个第一可变电容二极管D₁、D₂的中点和两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点分别经由对应的隔离电容与第二变压器一次侧两端相连接。

根据本发明的还有一个实施例，第一电容调压模块167和第二电容调压模块168均还可以包括隔离电阻，线性耦合电路164分别经由对应的隔离电阻与两个第一可变电容二极管D₁、D₂的中点和两个第二可变电容二极管D₃、D₄的中点相连接。

综上，基于谐振匹配电容C_s上产生的电压而生成的第一解耦信号X和第二解耦信号Y，可以与压控电压发生器166联合形成负反馈回路，因此可以实现对剩余电压的实时自动补偿，在第一补偿单元140的基础上进一步降低了检测线圈S的剩余电压，甚至可以将剩余电压抑制在距零点很小的范围内波动，得到了更高的检测灵敏度及分辨率。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

本发明还可以包括：A11、如A10所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括两个接地电阻，所述第三隔离变压器二次侧两端和所述第四隔离变压器二次侧两端分别经由对应的接地电阻与地端相连接。A12、如A10或11所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括隔离电容，两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点分别经由对应的隔离电容与第二变压器一次侧两端相连接。A13、如A10-12中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电容调压模块和第二电容调压模块均还包括隔离电阻，所述线性耦合电路分别经由对应的隔离电阻与两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点相连接。A14、如A10-13中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第二电容的容抗值远大于第六电阻的电阻值，以便所述第五电阻上产生的电压与所述第六电阻上产生的电压相位相差90°。A15、如A7-14中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一相敏检波器和第二相敏检波器均为使用AD630解调芯片搭建的锁定放大电路。A16、如A7-15中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述线性解耦电路为使用两个运算放大器电路搭建的电路。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种油液金属颗粒检测装置，包括检测单元和第一补偿单元，

所述检测单元包括激励信号源、检测线圈、两个激励线圈和谐振匹配电容，所述激励信号源分别与所述两个激励线圈、所述第一补偿单元相连接，以便向其提供激励电压；所述两个激励线圈分别位于所述检测线圈两侧，且绕制方向相反；所述检测线圈经由所述谐振匹配电容与所述第一补偿单元相连接，并缠绕于油液管路，以便油液穿过所述检测线圈时根据所述检测线圈的输出电压来检测金属颗粒；

所述第一补偿单元适于接收来自所述激励信号源的激励电压，并输出第一补偿电压，以便抵消所述检测线圈的剩余电压。

2.如权利要求1所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一补偿单元包括第一电阻调压模块、第二电阻调压模块和第一变压器，

所述第一电阻调压模块包括第一电位器，并适于接收来自所述激励信号源的激励电压，通过所述第一电位器抽头输出第一电阻电压；

所述第二电阻调压模块包括第二电位器，并适于接收来自所述激励信号源的激励电压，通过所述第二电位器抽头输出第二电阻电压，所述第一电阻电压和所述第二电阻电压互为正交；

所述第一变压器的一次侧两端分别与所述第一电位器抽头和所述第二电位器抽头相连接，并适于接收所述第一电阻电压和所述第二电阻电压，二次侧与所述谐振匹配电容和所述检测线圈串联，并适于输出所述第一补偿电压，所述第一补偿电压的相位和幅值由所述第一电位器抽头和所述第二电位器抽头的位置确定。

3.如权利要求2所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电阻调压模块还包括第一电阻、第二电阻、第一隔离变压器，所述激励信号源依次串联所述第一电阻、所述第二电阻后与地端相连接，所述第一隔离变压器的一次侧两端分别与所述第二电阻两端相连接，二次侧两端分别与所述第一电位器两端相连接；

所述第二电阻调压模块还包括第一电容、第三电阻、第二隔离变压器，所述激励信号源依次串联所述第一电容、所述第三电阻后与地端相连接，所述第二隔离变压器的一次侧两端分别与所述第三电阻两端相连接，二次侧两端分别与所述第二电位器两端相连接。

4.如权利要求3所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电容的容抗值远大于第三电阻的电阻值，以便所述第二电阻上产生的电压与所述第三电阻上产生的电压相位相差90°。

5.如权利要求1-4中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，还包括第二补偿单元，所述激励信号源与所述第二补偿单元相连接，所述检测线圈经由所述谐振匹配电容和所述第一补偿单元与所述第二补偿单元相连接，所述谐振匹配电容两端与所述第二补偿单元相连接；

所述第二补偿单元适于接收来自所述激励信号源的激励电压，接收所述谐振匹配电容上产生的电压，并输出第二补偿电压，以便与第一补偿电压共同抵消检测线圈的剩余电压。

6.如权利要求5所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第二补偿单元包括第一相敏检波器、第二相敏检波器、移相电路、线性解耦电路和压控电压发生器，所述激励信号源与所述压控电压发生器相连接、与所述第一相敏检波器的参考端相连接、还经由所述移相模块与所述第二相敏检波器的参考端相连接，

所述第一相敏检波器适于通过其参考端接收来自所述激励信号源的激励电压作为参考信号，通过其输入端接收所述谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第一解调信号至所述线性解耦电路；

所述第二相敏检波器适于通过其参考端接收由所述移相模块进行90°相位偏移后的所述激励电压作为参考信号，通过其输入端接收所述谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号，通过其输出端输出第二解调信号至所述线性解耦电路，所述第一解调信号和所述第二解调信号互为正交；

所述线性解耦电路适于将所述第一解调信号和所述第二解调信号分别转换为第一解耦信号和第二解耦信号，并分别输出至所述压控电压发生器，所述第一解耦信号和所述第二解耦信号相互独立；

所述压控电压发生器适于接收来自所述激励信号源的激励电压，分别接收所述第一解耦信号和所述第二解耦信号，输出所述第二补偿电压，所述第二补偿电压的相位和幅值由所述第一解耦信号和所述第二解耦信号确定。

7.如权利要求6所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述压控电压发生器包括第一电容调压模块、第二电容调压模块和第二变压器，

所述第一电容调压模块包括两个串联的第一可变电容二极管，两个第一可变电容二极管的中点与所述线性解耦电路相连接，所述第一电容调压模块适于接收来自所述激励信号源的激励电压，通过两个第一可变电容二极管的中点接收所述第一解耦信号，通过两个第一可变电容二极管的中点输出第一电容电压，所述两个第一可变电容二极管的导通方向一致，电容值由所述第一解耦信号确定；

所述第二电容调压模块包括两个串联的第二可变电容二极管，两个第二可变电容二极管的中点与所述线性解耦电路相连接，所述第二电容调压模块适于接收来自所述激励信号源的激励电压，通过两个第二可变电容二极管的中点接收所述第二解耦信号，通过两个第二可变电容二极管的中点输出第二电容电压，所述第一电容电压和所述第二电容电压互为正交，所述两个第二可变电容二极管的导通方向一致，电容值由所述第二解耦信号确定；

所述第二变压器的一次侧两端分别与两个第一可变电容二极管的中点和两个第二可变电容二极管的中点相连接，并适于接收所述第一电容电压和所述第二电容电压，二次侧与所述第一变压器的二次侧、所述谐振匹配电容和所述检测线圈串联，并适于输出所述第二补偿电压。

8.如权利要求6或7所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第二补偿单元还包括与所述谐振匹配电容两端相连接的前置放大器，所述前置放大器还分别与所述第一相敏检波器和所述第二相敏检波器的输入端相连接，所述第一相敏检波器和所述第二相敏检波器均适于通过其输入端接收由所述前置放大器进行放大后的所述谐振匹配电容上产生的电压作为输入信号。

9.如权利要求6-8中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第二补偿单元还包括分别连接在所述第一相敏检波器和所述线性解耦电路之间、所述第二相敏检波器和所述线性解耦电路之间的两个低通滤波器，所述线性解耦电路适于接收分别由所述两个低通滤波器进行滤波后的所述第一解调信号和所述第二解调信号。

10.如权利要求7-9中任一项所述的油液金属颗粒检测装置，其中，所述第一电容调压模块还包括第四电阻、第五电阻、第三隔离变压器，所述激励信号源依次串联第四电阻、第五电阻后与地端相连接，所述第三隔离变压器的一次侧两端分别与第五电阻两端相连接，二次侧两端分别与一个第一可变电容二极管负极和另一个第一可变电容二极管正极相连接，一个第一可变电容二极管正极与另一个第一可变电容二极管负极相连接；

所述第二电容调压模块还包括第二电容、第六电阻、第四隔离变压器，所述激励信号源依次串联第二电容、第六电阻后与地端相连接，所述第四隔离变压器的一次侧两端分别与第六电阻两端相连接，二次侧两端分别与一个第二可变电容二极管负极和另一个第二可变电容二极管正极相连接，一个第二可变电容二极管正极与另一个第二可变电容二极管负极相连接。