CN108872035B - 一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法及装置。本发明通过移相使通过多个传感器通道的正弦波信号具有不同的初相位，从而将多个信号的波峰截取并合并成一路输出信号，采用同步采样法实现峰值的采集，然后提取出多路传感器输出信号的正弦波峰值变化量，从而得到多路传感器中磨粒检测脉冲数量和脉冲幅值，即可计算出油液中颗粒的浓度和尺寸。本发明只需要一路正弦波输入信号和一路输出信号，降低了多通道磨粒检测装置的成本，实现了多路传感器的同时检测；相比于现有技术的时分复用多通道磨粒检测传感器，本发明的信号处理过程不存在通道切换的操作，因此不会产生瞬时的电压波动干扰，从而节省了通道切换时用于稳定输出信号的时间。
Description
技术领域
本发明属于交流信号检测领域，具体涉及一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法及装置。
背景技术
润滑油是机械设备的“血液”，包含机械设备磨损状态的重要信息，因此对油液中磨粒有效的检测，可预测故障位置和磨损状态。研究表明油液中正常的磨损颗粒尺寸在10微米以下，当10微米以上颗粒数量明显增多时，则表明某种机械运行故障产生，异常磨损时颗粒物尺寸在25-30微米，严重时磨粒尺寸可达100微米以上。基于电感检测技术的磨粒检测传感器由于其结构简单，可以区分铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒，以及对油液中水分和气泡等非金属杂质不敏感等优点，成为较为实用和有效的金属磨粒检测方法,使金属磨粒检测精度达到20-50微米,但由于检测通道尺寸较小，严重限制了检测流量。
为提高检测流量，Du L,Zhe J.Parallel sensing of metallic wear debris inlubricants using undersampling data processing[J].Tribology International,2012,53(9):28-34.提出一种parallel multiple sensing channel的方法实现了多传感器信号的同时检测，采用欠采样技术采集阻抗输出信号，但该方式要求给每个传感器分配一个信号采集通道。Du L,Zhu X,Han Y,et al.High Throughput Wear Debris Detectionin Lubricants Using a Resonance Frequency Division Multiplexed Sensor[J].Tribology Letters,2013,51(3):453-460.公开了采用频分复用技术，使多个传感器工作在不同频率下，输出信号经过傅里叶变换获取磨粒信息，实现单个检测通道同时读取多路传感器信号。但是，由于传感器工作在不同激励频率，因此对颗粒的检测灵敏度有一定的差异。Zhu X,Du L,Zhe J.A 3×3wear debris sensor array for real time lubricantoil conditioning monitoring using synchronized sampling[J].MechanicalSystems&Signal Processing,2017,83:296-304.设计了3×3磨粒传感器阵列，采用时分复用技术，使传感器工作在不同时间段，实现9路传感器信号的同时检测，但该方式在切换检测通道时有明显的噪声引入，需保证足够的信号稳定时间。
发明内容
为解决现有技术存在需要多个检测通道、检测灵敏度不一致、切换检测通道时需要足够稳定时间等技术问题，本发明提出了一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法，通过激励信号源发出的正弦波信号作用于负载有待检测磨粒油液的传感器，包括如下步骤：
(1)分信号
将激励信号源的信号分成相同的n路正弦波信号；
(2)移相处理
移动n路正弦波使其具有不同的初相位，对于n路正弦波信号，相邻正弦波信号具有
的相位差；
(3)传感器检测
移相后的n路正弦波信号分别对应输入到n个负载有待检测磨粒油液的传感器，当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起正弦波信号幅值变化；
(4)信号合成
在移相后的n路正弦波信号通过传感器后，截取n路传感器输出的磨粒检测的正弦波信号高于设定电位Vd的波形，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，将截取后的n路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号；
(5)信号采集
合成的一路输出信号采用同步采样方法采集，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对n路传感器输出信号，使采集频率为激励信号频率的n倍,通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到合成的输出信号正弦波的峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值；
(6)信号提取
从所采集的信号中提取n路传感器输出信号，采集的一路输出信号中相邻n个峰值分别对应n路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的一路输出信号峰值依次等间隔分成n组，将n组峰值分别连接成曲线，所得的n条曲线对应n路传感器的输出信号；
(7)检测结果分析
通过分析信号提取所得的对应n路传感器输出信号的n条曲线的正弦波峰值变化量，得到n个传感器中磨粒检测脉冲数量和脉冲幅值，即可计算出油液中颗粒的浓度和尺寸：磨粒浓度等于脉冲数量除以流经传感器油液的体积，磨粒尺寸与脉冲幅值正相关，二者数值关系需利用实际检测结果进行曲线拟合得到。
一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测装置，其特征在于，包括激励信号源、分信号模块、移相模块、传感器模块、信号合成模块以及信号采集与提取模块；其中：
所述激励信号源用于产生正弦波信号；
所述分信号模块接收激励信号源产生的正弦波信号，并将激励信号源的信号分成相同的n路正弦波信号；分信号模块包括一电压跟随器，用以消除负载变化对激励信号源输出信号的影响，起到稳定信号源输出信号幅值的作用，所述电压跟随器连接n个输出口，用以输出n路幅值、频率、相位相同的正弦波信号给移相模块；
所述移相模块接收分信号模块输出的n路幅值、频率、相位相同的正弦波信号，并移动n路相同正弦波信号的初相位，使相邻正弦波信号具有
的相位差；移相模块包含一个同向放大电路和两个移相电路，同相放大电路用于将输入信号放大到指定倍数，输入信号的放大倍数应以传感器输出端的输出信号幅值为准，通过调节同向放大电路的放大倍数，使n路传感器在没有检测磨粒通过时，其输出正弦波幅值相等；所述移相电路包括电阻、可调电阻、电容和运算放大器，通过调节可调电阻的阻值，使输入的正弦波信号实现0～180°任意角度相位移动，两个移相电路完成正弦波信号0～360°的任意相位移动；
所述传感器模块包括n个负载有待检测磨粒油液的传感器，分别对应接收移相模块输出的n路正弦波，每个传感器包括电感电容并联谐振电路和反向放大电路；电感电容并联谐振电路的阻抗以反向放大方式输出；
进一步地，所述的电感电容并联谐振电路由电感线圈与电容Cp组成，电感线圈等效为电感Ls串联一个电阻Rs，当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起电感线圈电感Ls变化，从而引起谐振电路阻抗变化。
进一步地，所述的n个传感器的电感线圈采用相同的规格尺寸，与电容值相同的电容并联形成相同的并联谐振电路，保证n个传感器具有相同的检测灵敏度。
所述信号合成模块接收传感器模块输出的n路传感器输出的正弦波信号，信号合成模块包括n个二极管和一个求和电路，n个二极管具有单向导通作用，只有输入信号高于设定电位Vd时才会导通，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，n个二极管截取n路正弦波信号高于设定电位Vd的波形，求和电路将截取后的n路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号；由于求和电路是反向放大电路，正弦波信号被截取的波包的极性由正变负；
进一步地，所述的二极管为具有快恢复特性的检波二极管。
所述信号采集与提取模块，采用同步采样方法通过信号采集卡采集合成的一路输出信号的峰值，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对n路传感器输出信号，使采集频率为激励信号频率的n倍,通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到合成的输出信号的正弦波的峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值；采集的一路输出信号中相邻n个峰值分别对应n路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的到的输出信号峰值依次等间隔分成n组，将n组峰值分别连接成曲线，n条曲线对应n路传感器的输出信号。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明磨粒检测方法和装置只需要一路正弦波输入信号和一路输出信号，因此本发明在增加检测通道的同时，没有增加激励信号源和信号采集通道的数量，降低了多通道磨粒检测装置的成本；
2、检测装置中的多个传感器检测线圈可以采用相同的规格尺寸，与电容值相同的电容并联形成相同的并联谐振电路，由于工作在相同的激励频率下，多个检测线圈具有相同的检测灵敏度，从而将多个传感器的检测脉冲数据在同一标准下换算成磨粒的尺寸数据；(否则需要对每一个传感器单独做定量测试，绘制独立的传感器输出特性曲线，增加了数据处理的工作量)；
3、相比于现有技术的时分复用多通道磨粒检测传感器，本发明的信号处理过程不存在通道切换的操作，因此不会产生瞬时的电压波动干扰，从而节省了通道切换时用于稳定输出信号的时间；
4、相比于现有技术中，单个时间段只能检测一路传感器信号，本发明采集了多路传感器中信号的所有峰值，从而不存在信号的丢失情况，实现了多路传感器的同时检测，从而可以在信号采集频率不变且保证单个传感器单位时间内输出信号采样点数的情况下，检测更多路传感器输出数据；(为了保证能够完整绘制整个磨粒检测脉冲，需保证单个传感器输出信号的采样点数，同时信号采集卡的采样频率使有限的，因此在信号采集频率不变且保证单个传感器单位时间内输出信号采样点数的情况下，可以检测更多路传感器输出数据。)
5、由于所用信号采集和提取过程只是简单的数字信号读取和分组操作，对计算机的计算资源消耗很少，可以达到数据的实时处理，真正实现了油液磨粒实时检测。
基于上述理由，本发明可应用于机械设备润滑油中金属磨粒的实时检测及其他多路正弦波信号检测领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1中基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法的四通道传感器信号的处理过程原理示意图；
图3是图2中信号采集过程采用同步采样的原理示意图，图3(h)为包含磨粒信号的正弦波，图3(i)为磨粒的检测脉冲信号；
图4是图2中信号提取原理示意图；
图5(a)是本发明基于相分复用技术的多通道磨粒检测装置的结构示意图；
图5(b)是本发明实施例1中基于相分复用技术的四通道磨粒检测装置的结构示意图；
图6是图5(b)中分信号模块的结构示意图；
图7是图5(b)中移相模块的结构示意图；
图8是图5(b)中传感器模的结构示意图；
图9是图5(b)中信号合成模块的结构示意图；
图10是本发明实施例1中应用基于相分复用技术的四通道磨粒检测装置检测单个不同尺寸的铁磨粒在不同的时间分别通过四路传感器的检测结果；
图11是本发明实施例1中应用基于相分复用技术的四通道磨粒检测装置检测尺寸在50～100μm范围的铁磨粒的检测结果。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例中以四通道磨粒检测传感器为例，结合部分具体说明本发明基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法及装置。
一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法，通过激励信号源(本实施例中采用NI公司PXI-5441类型的波形发生器)发出的正弦波信号作用于负载有待检测磨粒油液的传感器，传感器信号的处理过程原理如图2所示，图2(a)为激励信号源发出的正弦波信号，图2(b)为由激励信号源发出的正弦波信号经分信号后分出的四路正弦波信号，图2(c)为移相后的四路正弦波信号，图2(d)为同一坐标系下的四路正弦波信号，图2(e)为截取峰值后的四路信号波形，图2(f)为截取峰值后的四路信号合成为一路输出信号，图2(g)为实际输出反向信号；
如图1所示，基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法，包括如下步骤：
(1)分信号
将激励信号源的正弦波信号(图2(a))分成相同的四路正弦波信号(图2(b))；
(2)移相处理
移动四路正弦波使其具有不同的初相位，对于n路正弦波信号，相邻正弦波信号具有
的相位差；对于四路正弦波信号，相邻正弦波具有90°的相位差；如图2(c)和图2(d)所示，其中图2(d)是将图2(c)中的四路正弦波放在相同坐标系下绘制的图形；
(3)传感器检测
移相后的四路正弦波信号分别对应输入到四个负载有待检测磨粒油液的传感器，当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起正弦波信号幅值变化，传感器输出正弦波信号幅值的变化量ΔVout正比于传感器阻抗变化量ΔZ:
(4)信号合成
在移相后的四路正弦波信号通过传感器后，截取正弦波信号高于设定电位Vd的波形，即(图2(d))的信号，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，截取后的四路信号如图2(e)所示，将截取后的四路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号，如图2(f)所示，采用上述信号处理，就可以将四路传感器的阻抗信息合并成一路输出信号；
(5)信号采集
合成的一路输出信号采用同步采样方法采集，同步采样方法的原理如图3所示，使信号采集卡NI PXIe-6124和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对单通道输出的信号，其输出信号只包含一路传感器信号的信息，应使采样频率等于激励信号频率，从而使采样周期Ts等于激励限号周期Te。本实施例中需要四路传感器输出信号，从而应使信号采集卡的采集频率是激励信号频率的四倍。通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到如图3(h)所示包含磨粒信号的正弦波峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值将采集到峰值点连接成一条曲线，该曲线就是传感器阻抗变化曲线，即传感器的金属磨粒检测脉冲信号曲线，如图3(i)所示；
(6)信号提取
如图4所示，从所采集的信号(图2(g))中提取四路传感器输出信号，采集的一路输出信号中相邻四个峰值分别对应四路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的到的输出信号峰值依次等间隔分成四组，将四组峰值分别连接成曲线，四条曲线对应四路传感器的输出信号；
(7)检测结果分析
通过分析信号提取所得的对应四路传感器输出信号的四条曲线的正弦波峰值变化量，得到四个传感器中磨粒检测脉冲数量和脉冲幅值，即可计算出油液中颗粒的浓度和尺寸：磨粒浓度等于脉冲数量除以流经传感器油液的体积，磨粒尺寸与脉冲幅值正相关，二者数值关系需利用实际检测结果进行曲线拟合得到。
本发明一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测装置，如图5(a)所示。本实施例中为四通道磨粒检测装置，如图5(b)所示，包括激励信号源、分信号模块、移相模块、传感器模块、信号合成模块以及信号采集与提取模块；其中：
激励信号源是一个正弦波激励信号发生装置，本实施例中采用NI公司PXI-5441类型的波形发生器，用于产生正弦波信号；
如图6所示，所述分信号模块接收激励信号源产生的正弦波信号，并将激励信号源的信号分成相同的四路正弦波信号，如图2(a)到图2(b)过程；分信号模块包括一电压跟随器，用以消除负载变化对激励信号源输出信号的影响，起到稳定信号源输出信号幅值的作用，所述电压跟随器连接四个输出口，用以输出四路幅值、频率、相位相同的正弦波信号给移相模块；
如图7所示，所述移相模块接收分信号模块输出的四路幅值、频率、相位相同的正弦波信号，并移动四路相同正弦波信号的初相位，使相邻正弦波信号具有90°的相位差，如图2(b)到图2(c、d)的信号处理过程；移相模块内包含同向放大电路1、移相电路Ⅰ2、移相电路Ⅱ3，同相放大电路1用于调节传感器输出端的输出正弦波信号幅值，使四路传感器在没有检测磨粒通过时，其输出正弦波幅值相等；移相电路Ⅰ2和移相电路Ⅱ3用于完成0～360°的任意相位移动，对于移相电路Ⅰ2或移相电路Ⅱ3单个移相电路，包括电阻R1、电阻R2、可调电阻R3、电容C和运算放大器，其中R1＝R2，通过调节可调电阻R3阻值，可使输入的正弦波信号实现0～180°任意角度相位移动，当移相电路中的可调电阻R3的阻值为0，信号的相位移动为180°，当可调电阻R3的阻值为无穷大，信号的相位移动为0°；
如图8所示，所述传感器模块包括四个负载有待检测磨粒油液的传感器，分别对应接收移相模块输出的四路正弦波，四个传感器的检测线圈采用相同的规格尺寸，与电容值相同的电容并联形成相同的并联谐振电路，由于工作在相同的激励频率下，四个检测线圈具有相同的检测灵敏度。每个传感器包括电感电容并联谐振电路和反向放大电路；其中电感电容并联谐振电路由电感线圈与电容Cp组成并，电感线圈等效为电感Ls串联一个电阻Rs。当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起电感线圈电感Ls变化，从而引起谐振电路阻抗变化，并联谐振电路阻抗以反向放大方式输出。由于并联谐振电路跨接在反向放大电路的运算放大器输出端和反相输入端之间，输出信号幅值的变化量ΔVout正比于并联谐振电路谐振电路阻抗变化量ΔZ:
如图9所示，所述信号合成模块接收传感器模块的四路传感器输出的正弦波信号，信号合成模块包括四个二极管和一个求和电路，完成从图2(c、d)到图1(g)的信号处理过程。四个二极管具有单向导通作用，只有输入信号高于设定电位Vd时才会导通，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，四个二极管截取四路正弦波信号高于设定电位Vd的波形，使图2(c、d)所示正弦波被截取为图2(e)所示的波包；求和电路将截取后的四路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号，即将图2(e)四路信号直接合成为图2(g)所示的一路输出信号。由于求和电路是反向放大电路，正弦波信号被截取的波包极性由正变负，图2(f)所示信号只是为了说明信号处理的原理，在实际信号处理过程中并未出现。
所述信号采集与提取模块，采用同步采样方法通过信号采集卡NI PXIe-6124采集合成模块输出的一路输出信号的峰值，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对四路传感器输出信号，使采集频率为激励信号频率的四倍,通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到合成的输出信号的正弦波的峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值；采集的一路输出信号中相邻四个峰值分别对应四路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的到的输出信号峰值依次等间隔分成四组，将四组峰值分别连接成曲线，四条曲线对应四路传感器的输出信号。信号采集与提取全部在LabVIEW软件中完成，真正实现了数据的实时处理。
如图10所示，应用上述四通道磨粒检测装置，分别进行不同尺寸的单个金属磨粒检测，尺寸分别为85μm、90μm、87μm、74μm的铁磨粒分别在不同的时间通过四路传感器线圈进行检测，结果如图10(a)、图10(b)、图10(c)、图10(d)所示，图中向下的脉冲代表磨粒引起的阻抗变化量，磨粒尺寸越大，产生的脉冲幅值越大。此拟动态实验过程为使不同尺寸的铁磨粒在不同的时间分别通过四个传感器，可以同时获得四路传感器的输出信息，且四路传感器检测脉冲的幅值与磨粒尺寸正相关。单个通道的检测不会影响到其他检测通道，检测过程是相互独立的，不存在相互的干扰，验证了利用该装置进行四路传感器同时检测的可行性。
如图11所示，应用上述四通道磨粒检测装置，进行油液中尺寸范围为粒50～100μm的铁磨粒检测。此动态实验过程，将尺寸在50～100μm范围的铁磨粒均匀悬浮在油液中，驱动油液同时流过传感器，四路传感器的检测信号如下图所示，可以看到四路传感器同时输出了磨粒的检测脉冲，通过分析脉冲数量和脉冲幅值，即可以计算磨粒的浓度和尺寸。
本发明设计了基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法和装置。采用相分复用技术，使多个传感器的正弦波信号在相位上错开，从而可以截取多路信号峰值部分的波形合并成一路输出信号。采用同步采样技术采集输出信号峰值。所述信号提取方法用于从输出信号中提取四路传感器信号，从而绘制四路传感器检测信号曲线。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测方法，其特征在于，通过激励信号源发出的正弦波信号作用于负载有待检测磨粒油液的传感器，包括如下步骤：
(1)分信号
将激励信号源的信号分成相同的n路相同的正弦波信号；
(2)移相处理
移动n路正弦波使其具有不同的初相位，对于n路正弦波信号，相邻正弦波信号具有
的相位差；
(3)传感器检测
移相后的n路正弦波信号分别对应输入到n个负载有待检测磨粒油液的传感器，当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起正弦波信号幅值变化；
(4)信号合成
在移相后的n路正弦波信号通过传感器后，截取n路传感器输出的磨粒检测的正弦波信号高于设定电位Vd的波形，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，将截取后的n路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号；
(5)信号采集
合成的一路输出信号采用同步采样方法采集，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对n路传感器输出信号，使采集频率为激励信号频率的n倍,通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到合成的输出信号正弦波的峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值，将采集到一路输出信号的峰值点连接成一条曲线；
(6)信号提取
从所采集的信号中提取n路传感器输出信号，采集的一路输出信号中相邻n个峰值分别对应n路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的一路输出信号峰值依次等间隔分成n组，将n组峰值分别连接成曲线，所得的n条曲线对应n路传感器的输出信号；
(7)检测结果分析
通过分析信号提取所得的对应n路传感器输出信号的n条曲线的正弦波峰值变化量，得到n个传感器中磨粒检测脉冲数量和脉冲幅值，即可计算出油液中颗粒的浓度和尺寸：磨粒浓度等于脉冲数量除以流经传感器油液的体积，磨粒尺寸与脉冲幅值正相关，二者数值关系需利用实际检测结果进行曲线拟合得到。
2.一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测装置，其特征在于，包括激励信号源、分信号模块、移相模块、传感器模块、信号合成模块以及信号采集与提取模块；其中：
所述激励信号源用于产生正弦波信号；
所述分信号模块接收激励信号源产生的正弦波信号，并将激励信号源的信号分成相同的n路正弦波信号；分信号模块包括一电压跟随器，用以消除负载变化对激励信号源输出信号的影响，起到稳定信号源输出信号幅值的作用，所述电压跟随器连接n个输出口，用以输出n路幅值、频率、相位相同的正弦波信号给移相模块；
所述移相模块接收分信号模块输出的n路幅值、频率、相位相同的正弦波信号，并移动n路相同正弦波信号的初相位，使相邻正弦波信号具有
的相位差；移相模块包含一个同向放大电路和两个移相电路，同相放大电路用于将输入信号放大到指定倍数，输入信号的放大倍数应以传感器输出端的输出信号幅值为准，通过调节同向放大电路的放大倍数，使n路传感器在没有检测磨粒通过时，其输出正弦波幅值相等；所述移相电路包括电阻、可调电阻、电容和运算放大器，通过调节可调电阻的阻值，使输入的正弦波信号实现0～180°任意角度相位移动，两个移相电路完成正弦波信号0～360°的任意相位移动；
所述传感器模块包括n个负载有待检测磨粒油液的传感器，分别对应接收移相模块输出的n路，每个传感器包括电感电容并联谐振电路和反向放大电路；电感电容并联谐振电路阻抗以反向放大方式输出；
所述信号合成模块接收传感器模块输出的n路传感器输出的正弦波信号，信号合成模块包括n个二极管和一个求和电路，n个二极管具有单向导通作用，只有输入信号高于设定电位Vd时才会导通，所述设定电位
式中A为正弦波幅值，n个二极管截取n路正弦波信号高于设定电位Vd的波形，求和电路将截取后的n路高于设定电位Vd的波形合成一路输出信号；由于求和电路是反向放大电路，正弦波信号被截取的波包的极性由正变负；
所述信号采集与提取模块，采用同步采样方法通过信号采集卡采集合成的一路输出信号的峰值，信号采集卡和激励信号源工作在同一基准时钟下，针对n路传感器输出信号，使采集频率为激励信号频率的n倍,通过调节信号采集卡的采样时钟的相位即可采集到合成的输出信号的正弦波的峰值，正弦波峰值正比于传感器阻抗值；采集的一路输出信号中相邻n个峰值分别对应n路传感器输出的正弦波峰值信号，因此将采集到的到的输出信号峰值依次等间隔分成n组，将n组峰值分别连接成曲线，n条曲线对应n路传感器的输出信号，n条曲线即n个传感器的油液中金属磨粒检测脉冲信号曲线；
所述传感器模块的电感电容并联谐振电路由电感线圈与电容组成并，电感线圈等效为电感串联一个电阻，当油液中的金属磨粒通过传感器线圈时会引起电感线圈电感变化，从而引起谐振电路阻抗变化；
所述信号合成模块的二极管为具有快恢复特性的检波二极管。
3.根据权利要求2所述的一种基于相分复用技术的多通道磨粒检测装置，其特征在于，所述传感器模块的n个传感器的电感线圈采用相同的规格尺寸，与电容值相同的电容并联形成相同的并联谐振电路，保证n个传感器具有相同的检测灵敏度。
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