CN112986344A - 一种电感-电容油液污染物同步检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电感‑电容油液污染物同步检测装置，包括激励‑采集单元以及通过绝缘导线与激励‑采集单元连接的检测单元，检测单元包括电容检测单元和电感检测单元，电容检测单元包括电容检测流道、对置在电容检测流道两侧的第一左平面线圈和右平面线圈；电感检测单元包括电感检测流道、对置在电感检测流道两侧的第二左平面线圈和右高导磁材料，第二左平面线圈的内圈边缘正对右高导磁材料尖端；本发明技术方案解决了现有的油液检测传感器检测精度有限且检测通量小的技术问题，本发明装置不仅能实现电感检测，也能实现电容检测，并在此基础上加入高导磁材料，能够增大检测污染物的信号噪声比，从而实现检测装置检测精度的提升。
Description
技术领域
本发明涉及油液系统故障检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种电感-电容油液污染物同步检测装置。
背景技术
机械系统油液中的固体颗粒物含有丰富的摩擦学信息，包括成分、形状、尺寸、数量等，这些信息能够反映设备的运行状况，对于判断设备的磨损部位、磨损类型、磨损程度以及腐蚀程度都具有十分重要的作用。分析磨粒的摩擦学信息，并及时更换发生异常磨损的机构和受污染的油液，就可以有效避免更加严重的损失。
当前的油液检测技术可分为离线检测和在线检测两类。离线检测即实验室油样送检，检测工序多、送检周期长、时效性差。在线检测中又主要分为超声波检测法、光学检测法、电感检测法以及电容检测法。超声波检测法能够区分金属颗粒与气泡，但不能区分铁磁性与非铁磁性颗粒，受外界温度、噪声等环境因素影响较大；光学检测法检测精度高，但检测结果易受到油液清晰度和渗透性影响；电感检测法能够区分铁磁性与非铁磁性颗粒，但检测精度低；传统电容检测法根据极板间介电常数不同，能够区分检测油液中水滴与气泡，但不能对金属颗粒进行区分检测。
发明内容
根据上述提出现有的油液检测传感器检测精度有限且检测通量小等技术问题，而提供一种电感-电容油液污染物同步检测装置。本发明装置不仅能实现电感检测，也能实现电容检测，并在此基础上加入高导磁材料来提高检测精度。
本发明采用的技术手段如下：
一种电感-电容油液污染物同步检测装置，包括激励-采集单元以及通过绝缘导线与所述激励-采集单元连接的检测单元；所述检测单元包括电容检测单元和电感检测单元，其中：
所述电容检测单元包括电容检测流道、对置在电容检测流道两侧的第一左平面线圈和右平面线圈；
所述电感检测单元包括电感检测流道、对置在电感检测流道两侧的第二左平面线圈和右高导磁材料，所述第二左平面线圈的内圈边缘正对右高导磁材料尖端；
所述电容检测单元的第一左平面线圈和右平面线圈的两端引线通过绝缘导线分别与所述激励-采集单元的正、负极连接；所述电感检测单元的第二左平面线圈和右高导磁材料的两端引线通过绝缘导线分别与所述激励-采集单元的正、负极连接，形成检测激励和数据采集回路。
进一步地，所述电容检测流道的一端与所述电感检测流道的一端相连接，连接的端口为通道入口；所述电容检测流道的另一端与所述电感检测流道的另一端相连接，连接的端口为通道出口。
进一步地，所述检测单元还包括用于固定所述第一左平面线圈、右平面线圈、第二左平面线圈以及右高导磁材料的线圈固定支架。
进一步地，所述电感-电容油液污染物同步检测装置还包括PDMS基体，所述检测单元固定在PDMS基体内部。
进一步地，所述电容检测流道和电感检测流道的内径均为300微米。
进一步地，所述第一左平面线圈、右平面线圈以及第二左平面线圈均由漆包线绕制而成，单个平面线圈绕制三层，线圈直径为70微米，线圈内径为300微米，匝数为120匝。
进一步地，所述右高导磁材料包括坡莫合金、硅钢片，磁性纳米材料，所述右高导磁材料的导磁率在5000H/m以上。
进一步地，所述激励-采集单元为阻抗分析仪，并以2V、2MHz的高频交流电激励所述电容检测单元和电感检测单元。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的电感-电容油液污染物同步检测装置，能够同步对油液中的铁磁性、非铁磁性金属颗粒，水和空气进行同时区分检测。同时，在电感检测单元中，加入高导磁材料聚集检测区域磁场，使电感检测区域磁场强度增大，提升电感检测精度。
基于上述理由本发明可在油液系统故障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为本发明检测装置结构示意图。
图2为本发明检测单元结构示意图。
图中：1、激励-采集单元；2、电容检测流道；3、第一左平面线圈；4、右平面线圈；5、电感检测流道；6、第二左平面线圈；7、右高导磁材料；8、通道入口；9、通道出口；10、线圈固定支架；11、PDMS基体。
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。
如图1所示，本发明提供了一种电感-电容油液污染物同步检测装置，包括激励-采集单元1以及通过绝缘导线与激励-采集单元1连接的检测单元；检测单元包括电容检测单元和电感检测单元，其中：
如图2所示，电容检测单元包括电容检测流道2、对置在电容检测流道2两侧的第一左平面线圈3和右平面线圈4；电感检测单元包括电感检测流道5、对置在电感检测流道5两侧的第二左平面线圈6和右高导磁材料7，第二左平面线圈6的内圈边缘正对右高导磁材料7尖端；具体实施时，作为本发明优选的实施方式，电容检测流道2和电感检测流道5的内径均为300微米。第一左平面线圈3、右平面线圈4以及第二左平面线圈6均由漆包线绕制而成，单个平面线圈绕制三层，线圈直径为70微米，线圈内径为300微米，匝数为120匝。右高导磁材料7包括坡莫合金、硅钢片，磁性纳米材料，右高导磁材料7的导磁率在5000H/m以上。
继续参见图1，电容检测流道2的一端与电感检测流道5的一端相连接，连接的端口为通道入口8；电容检测流道2的另一端与电感检测流道5的另一端相连接，连接的端口为通道出口9。
继续参见图1，具体实施时，作为本发明优选的实施方式，检测单元还包括用于固定第一左平面线圈3、右平面线圈4、第二左平面线圈6以及右高导磁材料7的线圈固定支架10。
继续参见图1，具体实施时，作为本发明优选的实施方式，电感-电容油液污染物同步检测装置还包括PDMS基体11，检测单元固定在PDMS基体11内部，通过模塑法，利用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料制作PDMS基体11；
继续参见图1，电容检测单元的第一左平面线圈3和右平面线圈4的两端引线通过绝缘导线分别与激励-采集单元1的正、负极连接；电感检测单元的第二左平面线圈6和右高导磁材料7的两端引线通过绝缘导线分别与激励-采集单元1的正、负极连接，形成检测激励和数据采集回路。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，激励-采集单元1为阻抗分析仪，并以2V、2MHz的高频交流电激励所述电容检测单元和电感检测单元。当电流通过串联电路时，两平面线圈会由于边缘效应在电感检测通道内形成磁场，利用该磁场区域可以进行油液污染物的检测。
油液由通道入口8进入检测装置时，当油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒经过电感检测通道5通过电感检测单元时，由于两种颗粒受到的磁化作用和涡流效应不同，因此通过对铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒引起的电感变化的测量，从而可以对液压油中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒进行区分检测。
当油液中的水滴、气泡颗粒经过电容检测通道2通过电容检测单元时，第一左平面线圈电容极板3和右平面线圈电容极板4间介电常数较纯净油液有所改变，由于气泡的介电常数比液压油的小，而水的介电常数比液压油的大，因此气泡和水滴将使双线圈间产生不同方向的电容变化，从而可以对液压油中的气泡和水滴进行区分检测。
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 (8)
1.一种电感-电容油液污染物同步检测装置，包括激励-采集单元(1)以及通过绝缘导线与所述激励-采集单元(1)连接的检测单元；其特征在于，所述检测单元包括电容检测单元和电感检测单元，其中：
所述电容检测单元包括电容检测流道(2)、对置在电容检测流道(2)两侧的第一左平面线圈(3)和右平面线圈(4)；
所述电感检测单元包括电感检测流道(5)、对置在电感检测流道(5)两侧的第二左平面线圈(6)和右高导磁材料(7)，所述第二左平面线圈(6)的内圈边缘正对右高导磁材料(7)尖端；
所述电容检测单元的第一左平面线圈(3)和右平面线圈(4)的两端引线通过绝缘导线分别与所述激励-采集单元(1)的正、负极连接；所述电感检测单元的第二左平面线圈(6)和右高导磁材料(7)的两端引线通过绝缘导线分别与所述激励-采集单元(1)的正、负极连接，形成检测激励和数据采集回路。
2.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述电容检测流道(2)的一端与所述电感检测流道(5)的一端相连接，连接的端口为通道入口(8)；所述电容检测流道(2)的另一端与所述电感检测流道(5)的另一端相连接，连接的端口为通道出口(9)。
3.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述检测单元还包括用于固定所述第一左平面线圈(3)、右平面线圈(4)、第二左平面线圈(6)以及右高导磁材料(7)的线圈固定支架(10)。
4.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述电感-电容油液污染物同步检测装置还包括PDMS基体(11)，所述检测单元固定在PDMS基体(11)内部。
5.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述电容检测流道(2)和电感检测流道(5)的内径均为300微米。
6.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述第一左平面线圈(3)、右平面线圈(4)以及第二左平面线圈(6)均由漆包线绕制而成，单个平面线圈绕制三层，线圈直径为70微米，线圈内径为300微米，匝数为120匝。
7.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述右高导磁材料(7)包括坡莫合金、硅钢片，磁性纳米材料，所述右高导磁材料(7)的导磁率在5000H/m以上。
8.根据权利要求1所述的电感-电容油液污染物同步检测装置，其特征在于，所述激励-采集单元(1)为阻抗分析仪，并以2V、2MHz的高频交流电激励所述电容检测单元和电感检测单元。
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