CN109813771A - 一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器及制作方法。本发明传感器，包括：磁电容检测单元和激励单元；磁电容检测单元包括设置在PDMS基底上的铜电容极板和永磁铁电容极板，铜电容极板和永磁铁电容极板通过绝缘导线连接，磁电容铁磁性磨粒检测传感器通过绝缘导线连接激励单元。铜电容极板为环形空心铜柱，所述永磁铁电容极板为柱形实心磁铁；所述环形空心铜柱设置在PDMS基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部。本发明的技术方案解决了现有技术中的传统电容检测灵敏度不高，传感器在油液通道中不能有效的检测磨粒，误差大的问题。

Description

一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器及制作方法

技术领域

本发明涉及油液检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器及制作方法。

背景技术

磨损是导致各类机器设备工作异常和失效最常见的故障形式之一，设备内部摩擦和磨损的必然产物——悬浮于润滑系统油液中的磨损微粒，是反映设备内部磨损状况(程度、部位和类型)的重要信息载体。润滑系统和液压系统中出现较大大的磨损微粒，会在短时间内造成设备的严重损坏，特别是对于高速、大负荷、振动大和高温工作环境的机械设备。当设备发生异常磨损时，油液中磨粒的浓度会显著增加，粒径会骤增至100微米以上，如不及时更换液压油，粒径和浓度都会逐渐增大，当达到一定程度时便会发生故障，导致设备停止工作。

本专利在电容检测法的基础上，采用永磁铁代替传统的电容极板，产生对铁磁性磨粒的吸附性，增加了对铁磁性磨粒的检测灵敏度。

发明内容

根据上述提出传统电容检测灵敏度不高，传感器在油液通道中不能有效的检测磨粒，误差大的技术问题，而提供一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器及制作方法。本发明在电容检测法的基础上，采用永磁铁代替传统的电容极板，产生对铁磁性磨粒的吸附性，增加了对铁磁性磨粒的检测灵敏度。

本发明采用的技术手段如下：

一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器，包括：磁电容检测单元和激励单元；所述磁电容检测单元包括设置在PDMS基底上的铜电容极板和永磁铁电容极板，所述铜电容极板和永磁铁电容极板通过绝缘导线连接，所述电容式铁磁性磨粒检测传感器通过绝缘导线连接激励单元。

进一步地，所述铜电容极板为环形空心铜柱，所述永磁铁电容极板为柱形实心磁铁；所述环形空心铜柱设置在PDMS基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部。

进一步地，所述环形空心铜柱高8-12毫米，直径8-10毫米，壁厚1-2毫米。

进一步地，所述柱形实心磁铁高7-11毫米，直径6-8毫米。

本发明还提供了一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将PDMS材料浇注在长3-6厘米，宽2-4厘米，高1-2厘米的模具上，送至80℃恒温箱加热固化1小时后取出，形成PDMS基底；

步骤2：对上述PDMS基底进行打孔处理，将所述环形空心铜柱设置在玻璃基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部，两者之间的间隙保持1毫米；

步骤3：将绝缘导线一端连接所述环形空心铜柱一端，绝缘导线的另一端连接所述柱形实心磁铁。

进一步地，所述PDMS材料为聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的磁电容铁磁性磨粒检测传感器，在电容检测的基础上，将永磁铁应用在电容油液检测传感器方面，增加了铁磁性磨粒主动性，具有更好的检测效果。

基于上述理由本发明可在油液检测等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明传感器结构图。

图2为本发明磁电容检测单元结构图

图3为本发明磁电容检测单元侧视图。

图4为本发明传感器工作原理图。

图中：1、PDMS基底；2、环形空心铜柱；3、柱形实心磁铁；4、电容极板间电场线；5、激励单元；6、磁电容检测单元。

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。

如图1所示，本发明提供了一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器，包括：磁电容检测单元6和激励单元5；磁电容检测单元6包括设置在PDMS基底1上的铜电容极板和永磁铁电容极板，铜电容极板和永磁铁电容极板通过绝缘导线连接，电容式铁磁性磨粒检测传感器通过绝缘导线连接激励单元。

如图2所示，铜电容极板为环形空心铜柱2，永磁铁电容极板为柱形实心磁铁3；环形空心铜柱2设置在PDMS基底上，柱形实心磁铁3不接触的固定在环形空心铜柱2内部，如图3所示，当传感器工作时，将其放置在油液管路中，油液流经传感器时，铁磁性磨粒会自动吸附在柱形实心磁铁3表面，穿过电容极板间电场线5，由于油液和金属磨粒的介电常数有所不同，会引起电容值瞬间变化，根据变化量的大小捕获磨粒的信息。

作为本发明优选的实施方式，环形空心铜柱2高8-12毫米，直径8-10毫米，壁厚1-2毫米。柱形实心磁铁3高7-11毫米，直径6-8毫米。

本发明还提供了一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将PDMS材料浇注在长3-6厘米，宽2-4厘米，高1-2厘米的模具上，送至80℃恒温箱加热固化1小时后取出，形成PDMS基底；

步骤2：对上述PDMS基底进行打孔处理，将所述环形空心铜柱设置在玻璃基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部，两者之间的间隙保持1毫米；

步骤3：将绝缘导线一端连接所述环形空心铜柱一端，绝缘导线的另一端连接所述柱形实心磁铁。

制作好的传感器采用电容检测方式检测油液中的铁磁性金属磨粒，将传感器连接到激励单元后即可进行检测。该传感器检测磨粒时，如图3所示，铁磁性金属磨粒会主动吸附在柱形实心磁铁3的表面，在吸附的过程中，穿过电容极板间电场线5，由于油液和金属磨粒的介电常数有所不同，会引起电容值瞬间变化，根据变化量的大小捕获磨粒的信息。

作为本发明优选的实施方式，本发明制作方法中的PDMS材料为聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明技术方案在电容检测的基础上，将永磁铁应用在电容油液检测传感器方面，增加了铁磁性磨粒检测的主动性，增加了电容检测的检测效率，具有更好的检测效果。

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 (6)

1.一种磁电容铁磁性磨粒检测传感器，其特征在于，包括：磁电容检测单元和激励单元；所述磁电容检测单元包括设置在PDMS基底上的铜电容极板和永磁铁电容极板，所述铜电容极板和永磁铁电容极板通过绝缘导线连接，所述电容式铁磁性磨粒检测传感器通过绝缘导线连接激励单元。

2.根据权利要求1所述的磁电容铁磁性磨粒检测传感器，其特征在于，所述铜电容极板为环形空心铜柱，所述永磁铁电容极板为柱形实心磁铁；所述环形空心铜柱设置在PDMS基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部。

3.根据权利要求2所述的磁电容铁磁性磨粒检测传感器，其特征在于，所述环形空心铜柱高8-12毫米，直径8-10毫米，壁厚1-2毫米。

4.根据权利要求2所述的磁电容铁磁性磨粒检测传感器，其特征在于，所述柱形实心磁铁高7-11毫米，直径6-8毫米。

5.一种如权利要求1-4任意权利要求所述的磁电容铁磁性磨粒检测传感器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将PDMS材料浇注在长3-6厘米，宽2-4厘米，高1-2厘米的模具上，送至80℃恒温箱加热固化1小时后取出，形成PDMS基底；

步骤2：对上述PDMS基底进行打孔处理，将所述环形空心铜柱设置在玻璃基底上，所述柱形实心磁铁不接触的固定在所述环形空心铜柱内部，两者之间的间隙保持1毫米；

步骤3：将绝缘导线一端连接所述环形空心铜柱一端，绝缘导线的另一端连接所述柱形实心磁铁。

6.根据权利要求5所述的磁电容铁磁性磨粒检测传感器的制作方法，其特征在于，所述PDMS材料为聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。