CN113063842A - 一种感应式油液磨粒检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种感应式油液磨粒检测装置，包括感应式检测组件，感应式检测组件包括相互平行的检测管道和对照管道，检测管道和所述对照管道上分别绕设有感应线圈和对照线圈，感应式检测组件的一侧设有线圈激励组件，线圈激励组件包括励磁线圈、铁芯和两块磁极板，励磁线圈绕设在所述铁芯上，两块磁极板分别位于铁芯的两端并在励磁线圈与感应式检测组件之间形成气隙；还包括用于对通过所述感应线圈采集到的磨粒信号和通过对照线圈采集到的噪声信号进行差分处理的差分降噪电路。基于感应式磨粒检测方法，通过差分降噪电路对感应线圈和对照线圈的磨粒信号进行差分处理，能够提高磨粒信号的信噪比，达到降噪效果，进而提高检测结果的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及设备油液系统故障检测技术领域，具体而言，为一种感应式油液磨粒检测装置。
背景技术
机械装备故障的主要原因是零部件失效，而零部件的磨损实效是零部件最常见、最主要的形式。绝大多数的机械设备，润滑系统已经成为必不可少的组成成分。在润滑系统中，流动的润滑剂除了具有润滑和冷却等功能外，同时还携带着机械设备磨损烈度和磨损模式的大量有效信息。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，如不及时更换润滑油，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。
现有的感应式油液磨粒检测装置检测灵敏度不高，有效检测区域较小，如公开号为CN109738338A名为一种大口径润滑油路在线金属颗粒检测装置及其检测方法的中国发明专利，该专利中的装置采用的是在检测管道的单侧设置激励单元，在两磁极板之间的气隙处产生高梯度磁场再与检测线圈共同作用从而测量检测管道中的油液磨粒，这种单侧激励的感应式油液磨粒检测装置提供的激励强度低，检测灵敏度不高，有效检测范围小，且不能实现大流量检测，且获取的信号信噪比低，检测结果不够精确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种感应式油液磨粒检测装置，通过差分降噪电路对感应线圈和对照线圈的磨粒信号进行差分处理，能够提高磨粒信号的信噪比，达到降噪效果，提高检测结果的精确度。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提出了一种感应式油液磨粒检测装置，包括感应式检测组件，所述感应式检测组件包括相互平行的检测管道和对照管道，所述检测管道和所述对照管道上分别绕设有感应线圈和对照线圈，所述感应式检测组件的一侧设有线圈激励组件，所述线圈激励组件包括励磁线圈、铁芯和两块磁极板，所述励磁线圈绕设在所述铁芯上，两块所述磁极板分别位于所述铁芯的两端并在所述励磁线圈与所述感应式检测组件之间形成气隙；
还包括用于对通过所述感应线圈采集到的磨粒信号和通过所述对照线圈采集到的噪声信号进行差分处理的差分降噪电路。
进一步，所述感应式检测组件上下两侧对称设有所述线圈激励组件。
进一步，所述感应式检测组件包括多条相互平行的所述检测管道。
进一步，所述磁极板为L形磁极板，所述L形磁极板包括水平段和垂直段，所述垂直段位于所述铁芯的对应一端的端部，所述水平段位于所述励磁线圈与所述感应式检测组件之间，且两块所述磁极板的水平段之间形成所述气隙。
进一步，所述差分降噪电路采用AD620电路。
进一步，所述气隙宽度为0.5mm-2mm。
进一步，两所述线圈激励组件的距离为10mm-20mm。
进一步，所述检测管道内径为6mm-16mm。
进一步，所述铁芯面向所述感应式检测组件的一侧设为扁平状。
进一步，所述检测管道采用玻璃制成。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的一种感应式油液磨粒检测装置，基于感应式磨粒检测方法，通过差分降噪电路对感应线圈和对照线圈的磨粒信号进行差分处理，能够提高磨粒信号的信噪比，达到降噪效果，提高检测结果的精确度。
2、使用两个线圈激励组件对称放置在感应式检测组件上下两侧可产生较强的对称耦合磁场，可提高装置检测灵敏度；
3、通过增加检测管道的数量还可以提高装置的通流能力，实现大流量检测。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明中感应式油液磨粒检测装置实施例的等轴测图；
图2为本发明中感应式油液磨粒检测装置实施例的正视图；
图3本发明中感应式油液磨粒检测装置实施例的侧视图；
图4为本发明中差分降噪电路设计图；
图5为单激励单元产生的磁场分布云图；
图6为本发明中双激励单元产生的对称耦合磁场分布云图；
图7为本发明中铁磁性磨粒与非铁磁性磨粒产生的感应信号。
附图标记说明：
1-检测管道；2-感应线圈；3-励磁线圈；4-铁芯；5-磁极板；6-气隙；7-对照管道；8-对照线圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1-图3所示所示，分别为本发明一种感应式油液磨粒检测装置实施例总体结构的等轴测图、正视图和侧视图，包括感应式检测组件，感应式检测组件包括相互平行的检测管道1和对照管道7，本实施例中检测管道1和对照管道7位于同一水平面内，对照管道7中不通磨粒，仅采集噪声信号，用以与检测管道1作参考对比，检测管道1和对照管道7上分别绕设有感应线圈2和对照线圈8，感应式检测组件上下两侧对称设有线圈激励组件，每个线圈激励组件包括励磁线圈3、铁芯4和两块磁极板5，励磁线圈3绕设在铁芯4上，两块磁极板5分别位于铁芯4的两端并在励磁线圈3与感应式检测组件之间形成气隙6；
还包括用于对通过感应线圈2采集到的磨粒信号和通过对照线圈8采集到的噪声信号进行差分处理的差分降噪电路。
具体的，本实施例中，感应线圈2长度为30mm，匝数为5000匝，线径为0.1mm；铁芯4长度为60mm，宽度为为30mm，厚度10mm，两侧各有两个螺纹孔，孔径为3mm；励磁线圈3长度为60mm，宽度为60mm，匝数为3000匝，线径为0.5mm；磁极板5采用L形磁极，包括竖直段和水平段，垂直段位于铁芯4的对应一端的端部，水平段位于励磁线圈3与感应式检测组件之间，且两块磁极板的水平段之间形成气隙6，其中垂直段长度45mm，水平段长度为32mm，宽度为20-100mm，厚度均为5mm，水平段内侧倒角为45°，倒角距离为4.5mm，垂直段上还设有与铁芯4上螺纹孔相对应的螺纹孔，用以与铁芯4相连接，再采用连接螺栓即可将铁芯4和竖直段相互固定，能够增加装置的整体稳定性。差分降噪电路采用如图4所示的AD620处理电路。
使用两个线圈激励组件对称放置在感应式检测组件上下两侧可产生较强的对称耦合磁场，可提高装置灵敏度。如图5所示，为单激励单元产生的磁场分布云图，单激励单元产生的磁场衰减非常快，在远离激励单元处的最小磁场小于1.6mT；如图6所示，为双激励单元产生的耦合磁场分布云图，采用双激励单元产生的耦合磁场较强，在管道中心磁场最弱处超过60mT，显著提高装置的灵敏度，降低磨粒的漏检率。如图7所示，铁磁性磨粒与非铁磁性磨粒产生的感应信号区分度很高，便于判断磨粒的材料，进而确定机械设备的磨损部位。
进一步，本实施例的感应式检测组件包括多条相互平行的检测管道1。通过增加检测管道的数量可以提高装置的通流能力，实现大流量检测。
进一步，本实施例的气隙6宽度为0.5mm-2mm。通过励磁线圈3、铁芯4和磁极板5的组合作用，能够在该气隙6处产生高梯度径向磁场。
进一步，本实施例的两线圈激励组件的距离为10mm-20mm，能够在双激励单元间产生较强的对称耦合磁场。
进一步，本实施例的铁芯4面向感应式检测组件的一侧设为扁平状。扁平状的铁芯4上绕设励磁线圈有利于与优化与感应线圈2的电磁感应。
本实施例的检测管道1采用玻璃制成。具体的，玻璃检测管道1内径为6mm-16mm，管壁厚为1mm。
实验验证，将待检机械设备油路系统中的油液引导通过装置的感应单元，所述感应单元的感应线圈与L形磁极的水平段相贴合。给双激励单元通上直流电，在两L形磁极之间的0.5mm-2mm气隙处产生一个高梯度磁场，从而在双激励单元间产生对称耦合磁场。根据法拉第电磁感应原理，当管道内有金属颗粒通过对称耦合磁场，会引起感应线圈磁通量的变化，磁通量的变化必然会引起线圈电感值的变化。
由于单激励产生的磁场在高度方向衰减较快，本发明装置的双激励单元分别对称放置于多支路检测单元上下两侧，且所述双激励单元之间的距离为6mm-16mm，在检测管道的中心处也能产生较大的磁感应强度，可以提高装置的灵敏度，进而提升装置性能。
通过适当增大L形磁极中水平段的宽度，可以增设更多的检测管道，在保证装置灵敏度的前提下同时提高装置的通流能力。
如图7所示，当磨粒通过对称耦合磁场时，感应线圈产生类似于一个周期的正弦信号，即为磨粒信号。铁磁性材料磨粒信号与非铁磁性材料磨粒信号的相位差约为180°，根据磨粒信号的相位特征可以辨别磨粒的材料，进而分析机械设备的磨损的具体零部件。
感应线圈采集磨粒信号，参考线圈采集噪声信号，将两者的信号通过差分降噪电路进行降噪，能够提高磨粒信号信噪比，进而提高检测结果的精确度。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：包括感应式检测组件，所述感应式检测组件包括相互平行的检测管道(1)和对照管道(7)，所述检测管道(1)和所述对照管道(7)上分别绕设有感应线圈(2)和对照线圈(8)，所述感应式检测组件的一侧设有线圈激励组件，所述线圈激励组件包括励磁线圈(3)、铁芯(4)和两块磁极板(5)，所述励磁线圈(3)绕设在所述铁芯(4)上，两块所述磁极板(5)分别位于所述铁芯(4)的两端并在所述励磁线圈(3)与所述感应式检测组件之间形成气隙(6)；
还包括用于对通过所述感应线圈(2)采集到的磨粒信号和通过所述对照线圈(8)采集到的噪声信号进行差分处理的差分降噪电路。
2.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述感应式检测组件上下两侧对称设有所述线圈激励组件。
3.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述感应式检测组件包括多条相互平行的所述检测管道(1)。
4.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述磁极板(5)为L形磁极板，所述L形磁极板包括水平段和垂直段，所述垂直段位于所述铁芯(4)的对应一端的端部，所述水平段位于所述励磁线圈(3)与所述感应式检测组件之间，且两块所述磁极板的水平段之间形成所述气隙(6)。
5.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述差分降噪电路采用AD620电路。
6.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述气隙(6)宽度为0.5mm-2mm。
7.根据权利要求2所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：两所述线圈激励组件的距离为10mm-20mm。
8.根据权利要求7所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述检测管道内径为6mm-16mm。
9.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述铁芯(4)面向所述感应式检测组件的一侧设为扁平状。
10.根据权利要求1所述的感应式油液磨粒检测装置，其特征在于：所述检测管道(1)采用玻璃制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210702 |