CN109269949A - 一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，包括激光诱导击穿机构、激光照射机构、石英管道、泵、流体槽、光谱采集分析机构及成像处理机构。石英管道、泵及流体槽形成连通回路，且回路中循环流动有颗粒试样；激光诱导击穿机构输出高能激光脉冲经扩束聚焦至石英管道中与颗粒试样作用产生等离子体；光谱采集装置采集等离子体光谱，经光谱分析仪得到颗粒试样中各金属元素成分及含量；激光照射机构输出连续可见激光经扩束照射石英管道中颗粒试样，接收屏上形成散斑图像和金属颗粒阴影图像经CCD成像装置处理，获取金属颗粒的运动速度信息及颗粒实际尺寸。本发明实施例，快速实现对大小磨损颗粒的成分及其含量的变化检测。
Description
技术领域
本发明涉及航空设备检测技术领域，尤其涉及一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统及方法。
背景技术
航空装备会出现不同形式的故障，其中以磨损最为常见。在航空装备中，由于机器零件摩擦副的相互作用，产生许多细小磨损颗粒，这些磨损颗粒在润滑系统的作用下悬浮于航空油液中，磨损下来的颗粒蕴含着设备磨损状态的重要信息，如果能有效地分析出这些磨损颗粒的种类、数量、成分及其变化规律，就可以判定机械零件摩擦副的磨损状态。
航空油液监控是以油液分析为手段，通过在用油液的磨粒检测、污染度检测、理化性能检测等，对飞机的使用状况实施动态监控，提前预报和诊断故障，提高航空装备的可靠性和维修水平。
目前，常用的航空油液分析方法主要有：光谱分析、铁谱分析、油品理化性能分析、油滤分析、磁塞分析、颗粒计数分析等。其中，光谱分析通常分为原子发射光谱分析和原子吸收光谱分析。原子发射光谱是利用原子在外界能量作用下，由于其核外电子的能级跃迁而发射出不同特征谱线的原理，对油液中微粒进行定量分析；原子吸收光谱是利用原子对具有一定特征谱线光的吸收来测量油中微粒的含量。前者一次可以同时分析出近30种不同元素的浓度，而后者一次只能分析出一种元素的浓度。显然，发射光谱的效率要高于吸收光谱，二者的分析精度都能达到10-6(ppm)级。铁谱分析是利用高梯度强磁场的原理，将润滑油中的磨损颗粒分离出来，这些磨粒按一定的规律排列在谱片上，然后通过铁谱显微镜对磨损颗粒的特征进行观察，从而对其进行定性与定量分析。油品理化性能分析主要包括油液黏度、水分、总碱值、闪点、凝点、灰分、氧化、硝化、硫化、添加剂等性能检测，通过该技术，可以有效延长在用油的换油期限。油滤分析是指定期检测油滤，并将油滤上的碎屑清洗下来，作定性和定量分析，获得碎屑的形貌和来源信息。磁塞分析通过把磁性柱塞插入润滑油油路中或者直接放在油箱中，用来吸附润滑油中的磁性颗粒，定期将磁铁取出，对其吸附的磁性颗粒进行分析。颗粒计数分析能够对一定容量的油样中所含固体颗粒按照粒度尺寸进行计数，由此得到油样中与大小相关的颗粒数目，但颗粒计数器一般是适用于磨损速率低、磨损颗粒数量少的液压系统或比较洁净的润滑油系统。
光谱分析技术是机械设备故障诊断、状态监测中应用最早的最成功的现代技术之一，它可以有效地监测滑油系统中润滑油所含磨损颗粒的成分及其含量的变化，具有分析速度快、精度高等优点。例如FLAAS、GFAAS、RDE-AES、ICP-AES等。目前我国广泛使用的仪器有美国贝尔得(BAIRD)公司生产的MOA型与超谱(SPECTRO)公司生产的M型原子发射光谱分析仪。但是，上述光谱分析技术只能分析出润滑油中颗粒尺寸较小的磨粒，通常颗粒直径小于10μm，却对大于10μm的颗粒不敏感，而这些大尺寸磨粒正是可以反映设备异常磨损状态的重要指标。对于大颗粒的检测，目前使用最多的是X射线荧光光谱分析法，但该方法的分析成本较高，而且不能分析原子序数在10以下的元素，检出限也不理想。
因此，亟需一种航空油液分析方法，不仅能快速实现对润滑油中大小磨损颗粒的成分及其含量的变化检测，还能降低分析成本。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统及方法，不仅能快速实现对润滑油中大小磨损颗粒的成分及其含量的变化检测，还能降低分析成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，包括：激光诱导击穿机构、激光照射机构、石英管道、泵、流体槽、光谱采集分析机构以及成像处理机构；其中，
所述石英管道、泵及流体槽三者通过导管形成连通的回路，且所述回路中循环流动有航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
所述激光诱导击穿机构位于所述石英管道的一侧，且包括依序设置的脉冲激光器、第一扩束系统和透镜；其中，所述脉冲激光器，用于输出高能激光脉冲；所述第一扩束系统，用于将所述脉冲激光器产生的高能激光脉冲进行扩束；所述透镜，用于将扩束后的高能激光脉冲聚焦至所述石英管道中并与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
所述激光照射机构与所述激光诱导击穿机构位于所述石英管道的同一侧，且包括依序设置的普通激光器和第二扩束系统；其中，所述普通激光器，用于输出连续可见激光；所述第二扩束系统，用于将所述普通激光器产生的连续可见激光进行扩束；
所述光谱采集分析机构位于所述石英管道的另一侧，并与所述激光诱导击穿机构相对设置，且其包括依序设置的光谱采集装置和光谱分析仪；其中，所述光谱采集装置，用于采集所述激光诱导击穿机构与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱；所述光谱分析仪，用于接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱，并通过对所述等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到所述航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
所述成像处理机构与所述光谱采集分析机构位于所述石英管道的同一侧，并与所述激光照射机构相对设置，且其包括依序设置的接收屏和CCD成像装置；其中，所述接收屏，用于采用面阵CCD采集所述激光照射机构照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样后所形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像；所述CCD成像装置，用于接收所述接收屏采集到的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并利用图像处理软件处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及通过光学成像关系对所述金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
其中，所述脉冲激光器输出的高能激光脉冲的能量大于100mJ，且重复频率为10Hz及以上。
其中，所述普通激光器的波长为532nm。
其中，所述石英管道的截面为正方形或长方形，且所述石英管道上还设有用于调节所述航空润滑油微纳米颗粒试样的流速的阀门。
本发明实施例还提供了一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其在前述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统上实现，包括以下步骤：
配置航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
开启泵，使得所述航空润滑油微纳米颗粒试样在石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环；
开启激光诱导击穿机构，将脉冲激光器产生的高能激光脉冲经过第一扩束系统扩束后，由透镜将扩束后的高能激光脉冲聚焦至所述石英管道中并与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
通过光谱采集分析机构中的采集所述激光诱导击穿机构与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱，并通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到所述航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
开启激光照射机构，将普通激光器产生的连续可见激光经过第二扩束系统扩束后，照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样；
通过成像处理机构中的光谱采集装置采用面阵CCD采集所述激光照射机构照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及利用光学成像关系对所述金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
其中，所述通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析的具体步骤包括：
对能够判别来源的金属颗粒进行定性分析，具体依据所述能够判别来源的金属颗粒中各元素出现的概率，判断所述能够判别来源的金属颗粒的来源信息；
对无法判别来源的金属颗粒通过建立校准曲线进行定量分析，具体通过首先建立罗马金-赛伯公式：I＝aCb；其次，基于所述罗马金-赛伯公式对每一种元素的浓度值的谱线强度均对应拟合出一条曲线，即标准曲线；最后，根据实验中获得的谱线强度值，在每一种元素对应拟合的标准曲线上，得到对应元素的浓度值；其中，I为辐射光谱的强度，a为常数，C为元素浓度，b为自吸收系数。一般情况下b≤1，当等离子体为光学薄时，b＝1。
其中，所述通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息的具体步骤包括：
获取所述光谱采集装置采集到的相邻两幅散斑图像进行处理，得到散斑运动矢量图，并利用Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理，得到金属颗粒的运动速度信息。
其中，所述Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理具体步骤包括：频率低通滤波、图像二值化处理、图像相关处理、亚像素修正以及矢量修正。
其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样在所述石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环之前，还应经过磁力搅拌2小时以及水浴锅中超声波2小时的处理。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过选择激光诱导击穿光谱(LIBS)技术(即激光诱导击穿机构与光谱采集分析机构)来检测润滑油中的大尺寸磨损颗粒(10um～100um)的元素成分，同时采用激光辐照油液流体的图像记录磨损颗粒的尺寸大小(即激光照射机构与成像处理机构)，对不同使用时间的润滑油中的磨损金属颗粒进行检测，通过成分、颗粒大小、颗粒形态等信息分析发动机磨损状态，进而监测机械零件的摩擦情况，即从多方位(尺寸、速度、成分)监测油液中金属磨损颗粒的物理化学信息，为监测机械零件摩擦副的磨损状态提供依据，不仅能快速实现对润滑油中大小磨损颗粒的成分及其含量的变化检测，还能降低分析成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明实施例中，提出一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，包括：激光诱导击穿机构、激光照射机构、石英管道、泵、流体槽、光谱采集分析机构以及成像处理机构；其中，
石英管道、泵及流体槽三者通过导管形成连通的回路，且该回路中循环流动有航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
激光诱导击穿机构位于石英管道的一侧，且包括依序设置的脉冲激光器、第一扩束系统和透镜；其中，脉冲激光器，用于输出高能激光脉冲；第一扩束系统，用于将脉冲激光器产生的高能激光脉冲进行扩束；透镜，用于将扩束后的高能激光脉冲聚焦至石英管道中并与石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
激光照射机构与激光诱导击穿机构位于石英管道的同一侧，且包括依序设置的普通激光器和第二扩束系统；其中，普通激光器，用于输出连续可见激光；第二扩束系统，用于将普通激光器产生的连续可见激光进行扩束；
光谱采集分析机构位于石英管道的另一侧，并与激光诱导击穿机构相对设置，且其包括依序设置的光谱采集装置和光谱分析仪；其中，光谱采集装置，用于采集激光诱导击穿机构与石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱；光谱分析仪，用于接收光谱采集装置采集到的等离子体的光谱，并通过对等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
成像处理机构与光谱采集分析机构位于石英管道的同一侧，并与激光照射机构相对设置，且其包括依序设置的接收屏和CCD成像装置；其中，接收屏，用于采用面阵CCD采集激光照射机构照射石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样后所形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像；CCD成像装置，用于接收接收屏采集到的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并利用图像处理软件处理散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及通过光学成像关系对金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
在本发明实施例中，选择激光诱导击穿光谱(LIBS)技术来检测润滑油中的大尺寸磨损颗粒(10um～100um)的元素成分。具体方案：利用脉冲激光器输出的高能量脉冲(大于100mJ)，经第一扩束系统扩束，然后由透镜(短焦距透镜，一般小于100mm)聚焦至石英管道内部的润滑油微纳米流体中，高能激光脉冲与流体中的金属颗粒相互作用并产生等离子体，等离子体辐射的光谱由石英管道侧面的光谱采集系统接收，并由光谱仪进行检测。通过对光谱进行定性分析，获取主要金属元素的信息，如Fe、Ni、Cu、Cr等，根据各元素出现的概率判断磨损颗粒来源信息。对于无法判别来源的金属颗粒，我们可以通过建立校准曲线来进行定量分析，建立方法为最通用的外定标法，即通过罗马金-赛伯公式：I＝aCb，其中I为辐射光谱的强度，a为常数，C为元素浓度，b为自吸收系数。一般情况下b≤1，当等离子体为光学薄(即不存在自吸收效应)时，b＝1。对上式两边取对数，得到：lgI＝blgC+lga，基于该公式可以对某种元素不同浓度值的谱线强度拟合出一条曲线，这条曲线就称之为标准曲线。通过这条标准曲线，我们可以根据实验中获得的谱线强度值得到对应的元素浓度值。
同时，采用激光辐照油液流体的图像记录磨损颗粒的尺寸大小。具体方案：采用532nm波长的普通激光器作为照射光源，光束经过第二扩束系统扩束后垂直通过石英管道，石英管道另一侧的接受屏上形成散斑图像。控制采集图像的时间间隔，将采集到的相邻两幅散斑图进行处理，得到散斑运动矢量图，利用Matlab进行图像处理(频率低通滤波、图像二值化处理、图像相关处理、亚像素修正、矢量修正等)，获取磨损颗粒运动速度信息。与此同时，CCD成像装置接收金属颗粒图像，利用图像处理软件直接识别金属颗粒尺寸，并依据光学成像关系，计算实际尺寸大小。即从多方位(尺寸、速度、成分)监测油液中金属磨损颗粒的物理化学信息，为监测机械零件摩擦副的磨损状态提供依据。
应当说明的是，光谱分析仪中对光谱进行定性分析的过程、以及CCD成像装置中利用图像处理软件处理散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及通过光学成像关系对金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小都采用本领域常用技术手段或公开的技术手段来处理，在此不再赘述。
应当说明的是，石英管道的截面为正方形或长方形，且该石英管道上还设有用于调节航空润滑油微纳米颗粒试样的流速的阀门，即在石英管道中流动的纳米流体可以通过阀门调节流体的速度。
在本发明实施例中，脉冲激光器输出的高能激光脉冲的能量大于100mJ，且重复频率为10Hz及以上；普通激光器的波长为532nm。
对本发明实施例中的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统的应用场景做进一步说明：
第一步、配置不同润滑油微纳米颗粒试样，具体流程如下：取不同量铁基颗粒和镍基颗粒(不局限于上述两种材料)(颗粒尺寸从纳米量级到100μm量级不等)，磁力搅拌2小时，且水浴锅中超声波2小时备用；
第二步、设计加工石英管道(截面为正方形或长方形)，通过泵将制备好的润滑油运输至石英管道并循环，设置阀门参数调节润滑油流动速度；
第三步、脉冲激光器输出激光脉冲(200mJ以上)经第一扩束系统扩束并由透镜聚焦至石英管内，焦点位于石英管道截面中心位置，并击穿流体中的金属颗粒产生等离子体，鉴于液体中等离子体信号比较弱，设置激光脉冲重复频率10Hz及以上，并累计多次信号(一般为10次以上)做平均，然后在管道侧面(90度)通过石英透镜采集等离子体光谱导入光谱分析仪，并最终通过计算机进行光谱的定性分析和定量分析，识别出Fe、Ni、Cu、Cr等不同元素成分以及各元素含量；
第四步、与此同时，在石英管道下方或上方(也可处于同一平面)，采用普通激光器发射连续可见激光(通常为532nm波长，但不局限于此)，经过第二光束系统扩束和准直后辐照石英管道内的润滑油流体，在管道侧面(90度)和对面的接收屏同时采用面阵CCD采集散斑图像和颗粒阴影图像，CCD成像装置通过光学成像记录金属颗粒的图像信息(尺寸信息)，并通过图像处理获取金属颗粒的速度信息。
第五步、通过实验测试调节最优实验参数，包括润滑油流动速度、LIBS激光脉冲能量和重复频率、连续可见激光辐照能量和辐照面积等，对不同使用时间的发动机中润滑油中的磨损金属颗粒进行检测，通过成分、颗粒大小、颗粒形态等信息分析发动机磨损状态，进而监测机械零件的摩擦情况。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其在前述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统上实现，包括以下步骤：
步骤S1、配置航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
步骤S2、开启泵，使得所述航空润滑油微纳米颗粒试样在石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环；
步骤S3、开启激光诱导击穿机构，将脉冲激光器产生的高能激光脉冲经过第一扩束系统扩束后，由透镜将扩束后的高能激光脉冲聚焦至所述石英管道中并与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
步骤S4、通过光谱采集分析机构中的采集所述激光诱导击穿机构与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱，并通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到所述航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
步骤S5、开启激光照射机构，将普通激光器产生的连续可见激光经过第二扩束系统扩束后，照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样；
步骤S6、通过成像处理机构中的光谱采集装置采用面阵CCD采集所述激光照射机构照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及利用光学成像关系对所述金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
在步骤S4中，所述通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析的具体步骤包括：
对能够判别来源的金属颗粒进行定性分析，具体依据所述能够判别来源的金属颗粒中各元素出现的概率，判断所述能够判别来源的金属颗粒的来源信息；
对无法判别来源的金属颗粒通过建立校准曲线进行定量分析，具体通过首先建立罗马金-赛伯公式：I＝aCb；其次，基于所述罗马金-赛伯公式对每一种元素的浓度值的谱线强度均对应拟合出一条曲线，即标准曲线；最后，根据实验中获得的谱线强度值，在每一种元素对应拟合的标准曲线上，得到对应元素的浓度值；其中，I为辐射光谱的强度，a为常数，C为元素浓度，b为自吸收系数。一般情况下b≤1，当等离子体为光学薄时，b＝1。
在步骤S4中，所述通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息的具体步骤包括：
获取所述光谱采集装置采集到的相邻两幅散斑图像进行处理，得到散斑运动矢量图，并利用Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理，得到金属颗粒的运动速度信息。其中，所述Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理具体步骤包括：频率低通滤波、图像二值化处理、图像相关处理、亚像素修正以及矢量修正。
在步骤S1和步骤S2之间，还应对所述航空润滑油微纳米颗粒试样进行磁力搅拌2小时以及水浴锅中超声波2小时的处理，即所述航空润滑油微纳米颗粒试样在所述石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环之前。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明通过选择激光诱导击穿光谱(LIBS)技术(即激光诱导击穿机构与光谱采集分析机构)来检测润滑油中的大尺寸磨损颗粒(10um～100um)的元素成分，同时采用激光辐照油液流体的图像记录磨损颗粒的尺寸大小(即激光照射机构与成像处理机构)，对不同使用时间的润滑油中的磨损金属颗粒进行检测，通过成分、颗粒大小、颗粒形态等信息分析发动机磨损状态，进而监测机械零件的摩擦情况，即从多方位(尺寸、速度、成分)监测油液中金属磨损颗粒的物理化学信息，为监测机械零件摩擦副的磨损状态提供依据，不仅能快速实现对润滑油中大小磨损颗粒的成分及其含量的变化检测，还能降低分析成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，其特征在于，包括：激光诱导击穿机构、激光照射机构、石英管道、泵、流体槽、光谱采集分析机构以及成像处理机构；其中，
所述石英管道、泵及流体槽三者通过导管形成连通的回路，且所述回路中循环流动有航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
所述激光诱导击穿机构位于所述石英管道的一侧，且包括依序设置的脉冲激光器、第一扩束系统和透镜；其中，所述脉冲激光器，用于输出高能激光脉冲；所述第一扩束系统，用于将所述脉冲激光器产生的高能激光脉冲进行扩束；所述透镜，用于将扩束后的高能激光脉冲聚焦至所述石英管道中并与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
所述激光照射机构与所述激光诱导击穿机构位于所述石英管道的同一侧，且包括依序设置的普通激光器和第二扩束系统；其中，所述普通激光器，用于输出连续可见激光；所述第二扩束系统，用于将所述普通激光器产生的连续可见激光进行扩束；
所述光谱采集分析机构位于所述石英管道的另一侧，并与所述激光诱导击穿机构相对设置，且其包括依序设置的光谱采集装置和光谱分析仪；其中，所述光谱采集装置，用于采集所述激光诱导击穿机构与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱；所述光谱分析仪，用于接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱，并通过对所述等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到所述航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
所述成像处理机构与所述光谱采集分析机构位于所述石英管道的同一侧，并与所述激光照射机构相对设置，且其包括依序设置的接收屏和CCD成像装置；其中，所述接收屏，用于采用面阵CCD采集所述激光照射机构照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样后所形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像；所述CCD成像装置，用于接收所述接收屏采集到的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并利用图像处理软件处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及通过光学成像关系对所述金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
2.如权利要求1所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器输出的高能激光脉冲的能量大于100mJ，且重复频率为10Hz及以上。
3.如权利要求2所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，其特征在于，所述普通激光器的波长为532nm。
4.如权利要求3所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统，其特征在于，所述石英管道的截面为正方形或长方形，且所述石英管道上还设有用于调节所述航空润滑油微纳米颗粒试样的流速的阀门。
5.一种适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其特征在于，其在如权利要求1-4中任一项所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测系统上实现，包括以下步骤：
配置航空润滑油微纳米颗粒试样；其中，所述航空润滑油微纳米颗粒试样包括颗粒尺寸范围在纳米量级到100μm量级之间的多种金属颗粒；
开启泵，使得所述航空润滑油微纳米颗粒试样在石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环；
开启激光诱导击穿机构，将脉冲激光器产生的高能激光脉冲经过第一扩束系统扩束后，由透镜将扩束后的高能激光脉冲聚焦至所述石英管道中并与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样相互作用，产生等离子体；
通过光谱采集分析机构中的采集所述激光诱导击穿机构与所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样所产生的等离子体的光谱，并通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析，得到所述航空润滑油微纳米颗粒试样中各金属元素成分以及各金属元素含量；
开启激光照射机构，将普通激光器产生的连续可见激光经过第二扩束系统扩束后，照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样；
通过成像处理机构中的光谱采集装置采用面阵CCD采集所述激光照射机构照射所述石英管道中流动的航空润滑油微纳米颗粒试样形成的散斑图像和金属颗粒阴影图像，并通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息，以及利用光学成像关系对所述金属颗粒阴影图像进行颗粒尺寸识别来得到各金属元素颗粒的实际尺寸大小。
6.如权利要求5所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其特征在于，所述通过光谱分析仪接收所述光谱采集装置采集到的等离子体的光谱进行定性分析和定量分析的具体步骤包括：
对能够判别来源的金属颗粒进行定性分析，具体依据所述能够判别来源的金属颗粒中各元素出现的概率，判断所述能够判别来源的金属颗粒的来源信息；
对无法判别来源的金属颗粒通过建立校准曲线进行定量分析，具体通过首先建立罗马金-赛伯公式：I＝aCb；其次，基于所述罗马金-赛伯公式对每一种元素的浓度值的谱线强度均对应拟合出一条曲线，即标准曲线；最后，根据实验中获得的谱线强度值，在每一种元素对应拟合的标准曲线上，得到对应元素的浓度值；其中，I为辐射光谱的强度，a为常数，C为元素浓度，b为自吸收系数，一般情况下b≤1，当等离子体为光学薄时，b＝1。
7.如权利要求5所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其特征在于，所述通过CCD成像装置处理所述散斑图像来获取金属颗粒的运动速度信息的具体步骤包括：
获取所述光谱采集装置采集到的相邻两幅散斑图像进行处理，得到散斑运动矢量图，并利用Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理，得到金属颗粒的运动速度信息。
8.如权利要求7所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其特征在于，所述Matlab软件对所述散斑运动矢量图进行图像处理具体步骤包括：频率低通滤波、图像二值化处理、图像相关处理、亚像素修正以及矢量修正。
9.如权利要求5所述的适用航空滑油磨损颗粒信息快速检测方法，其特征在于，所述航空润滑油微纳米颗粒试样在所述石英管道、泵及流体槽三者由导管形成的连通回路上循环之前，还应经过磁力搅拌2小时以及水浴锅中超声波2小时的处理。
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