CN113533440B - 一种油液状态监测装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油液系统故障检测技术领域，具体涉及一种油液状态监测装置及其制作方法；油液状态监测装置包括基底、线圈、电感激励测量模块、环形外极板、电容激励测量模块、固定物、软磁性导电杆和数据分析系统；基底具有通道入口、通道出口和检测通道；线圈设置在检测通道外侧，电感激励测量模块和线圈电连接，环形外极板设置在检测通道外侧，电容激励测量模块和环形外极板电连接，软磁性导电杆通过固定物固定在基底上；通过线圈和电感激励测量模块，以及环形外极板和电容激励测量模块，构成电感和电容双检测模式，能够检测油液中的金属磨粒，气泡及水分等污染物，提高了检测范围。

Description

一种油液状态监测装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及油液系统故障检测技术领域，尤其涉及一种油液状态监测装置及其制作方法。

背景技术

液压系统故障是由于液压油的污染造成的，液压油中污染物主要来源于液压系统内部残留和生成的污染物以及外界侵入的污染物，污染物主要为固体颗粒、水分和气泡；对油液中污染物的检测，不但可以准确评估液压系统的运行状态，还可以根据污染物的性质诊断系统故障；针对油液污染物进行在测的方法主要包括光学检测法、声学检测法、电感检测法以及电容检测法等，但每种方法可检测的污染物种类有限，无法实现油液中多种污染物的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油液状态监测装置及其制作方法，可以检测油液中的金属磨粒、气泡和水分含量。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种油液状态监测装置，所述油液状态监测装置包括基底、线圈、电感激励测量模块、环形外极板、电容激励测量模块、固定物、软磁性导电杆和数据分析系统；所述基底具有通道入口、通道出口和检测通道；所述通道入口和所述通道出口位于所述基底两端；所述检测通道分别与所述通道入口和所述通道出口连通，并位于所述通道入口和所述通道出口之间；所述线圈和所述基底固定连接，且被所述检测通道贯穿，并位于所述检测通道侧边；所述电感激励测量模块和所述线圈电连接，并位于线圈侧边；所述环形外极板和所述基底固定连接，且被所述检测通道贯穿，并位于所述检测通道侧边；所述电容激励测量模块和所述环形外极板电连接，并位于所述环形外极板侧边；所述固定物和所述基底固定连接，并位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述软磁性导电杆和所述固定物可拆卸连接，且贯穿所述固定物、所述环形外极板和所述线圈，所述软磁性导电杆一端位于所述检测通道内部；所述数据分析系统分别与所述电感激励测量模块和所述电容激励测量模块电连接。

其中，所述固定物包括支架、支撑座和压持件；所述支架和所述基底固定连接，并位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述支撑座和所述支架固定连接，并位于所述支架侧边；所述压持件和所述支架滑动连接，并位于所述支撑座上方。

通过所述压持件能够将所述软磁性导电杆压紧固定在所述支撑座上，所述软磁性导电杆固定方式简单，便于对所述软磁性导电杆进行拆卸和更换。

其中，所述压持件包括第一弹簧、压块和防偏杆；所述第一弹簧和所述支架固定连接，并位于所述支撑座上方；所述压块和所述第一弹簧固定连接，并位于所述第一弹簧靠近所述支撑座一侧；所述防偏杆和所述压块固定连接，并贯穿所述第一弹簧和所述支架。

通过所述第一弹簧的弹性势能能够推动所述压块下移，从而能够将所述软磁性导电杆固定，固定和拆卸方式简单。

其中，所述压持件还包括握把；所述握把和所述防偏杆固定连接，并位于所述防偏杆上方。

通过所述握把便于使用者拉动所述防偏杆。

其中，所述压持件还包括多个导向柱；多个所述导向柱分别和所述压块固定连接，且分别贯穿所述支架，并分别位于所述压块上方。

通过所述导向柱能够防止所述压块移动时发生偏移

其中，所述支架包括两个限位件和顶板；两个所述限位件分别和所述基底固定连接，并分别位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述顶板分别和两个所述限位件固定连接，并位于两个所述限位件上方。

所述限位件设有与所述压块匹配的滑槽，使得能够对所述压块进行限位，防止所述压块移动时出现偏移。

第二方面，本发明还提供一种油液状态监测装置制作方法，包括：首先将通道入口模具、检测通道模具、线圈和环形外极板固定在基底上；再将线圈和环形外极板的引线端设置在模型材料外部，不被模型材料浇注；而后往基底上倒上模型材料，使模型材料固化；再将通道入口模具和检测通道模具从固化后的模型材料中抽出，用打孔器在检测通道另一端打孔，形成通道出口；而后向检测通道正中心插入软磁性导电杆并用固定物固定，形成环形检测流道；最后将线圈通过绝缘导线与电感激励测量模块连接，环形外极板通过绝缘导线与电容激励测量模块连接，电感激励测量模块和电容激励测量模块与数据分析系统连接。

本发明的一种油液状态监测装置及其制作方法，使用时，将待测油液从所述通道入口驱动进入所述检测通道，经由环形的所述检测通道流过所述线圈和所述电容激励测量模块，最后再由所述检测通道流到所述通道出口处；所述电感激励测量模块可给线圈以高频交流电激励并检测所述线圈电感变化；所述电容激励测量模块可给所述环形外极板和软磁性导电杆以高频交流电激励并检测所述环形外极板电容变化；所述数据分析系统用以分析所述电感激励测量模块和所述电容激励测量模块所得数据，实现油液污染物的识别；具体的，检测油液中的金属磨粒时，金属磨粒通过所述线圈时会产生磁化作用及涡流作用，从而扰动原有磁场，产生电感信号，其中铁质磨粒会增强所述线圈电感产生正向脉冲，铜质磨粒会削弱所述线圈电感产生负向脉冲，非金属污染物不会产生电感信号，因此能够检测油液中的金属磨粒，根据电感脉冲的方向则可判断金属磨粒的属性；检测油液中的气泡时，气泡通过所述环形外极板时会改变所述环形外极板和所述软磁性导电杆之间的介质，减小混合介电常数，产生电容信号，气泡会减小所述环形外极板电容产生负向脉冲，从而能够检测油液中的气泡；检测油液中的水分含量时，首先在所述通道入口处添加少量洁净液压油，然后用含水油样驱动通过所述环形外极板，洁净油液和含水分的油样之间隔有空气，以防止两种油液混合影响检测结果，所述检测通道中的物质以洁净油液、空气、含水油液的顺序通过所述环形外极板，洁净油液通过所述环形外极板时，电容值在一定值范围轻微浮动；当空气通过时，电容值迅速下降；随着含水油液通过检测区域，电容值又迅速上升，并且数值大于充满净油时的电容值，含水油液和洁净油液的电容差值则表示着油液的含水量，从而实现油液含水量的测量；综上所述，通过电感和电容双检测模式能够检测油液中的金属磨粒，气泡及水分等污染物，并且采用所述软磁性导电杆填充所述检测通道的方式形成了环形流道，提升了检测效率，同时所述软磁性导电杆可增强电感检测时的磁场强度，从而提升电感检测精度。

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是本发明的一种油液状态监测装置的结构示意图；

图2是本发明的线圈、电感激励测量模块和检测通道的结构示意图；

图3是本发明的环形外极板、电容激励测量模块和检测通道的结构示意图；

图4是本发明的固定物的结构示意图；

图5是本发明的固定物的正视剖面图；

图6是本发明的一种油液状态监测装置制作方法的流程图；

图7是本发明的一种油液状态监测装置所测得的铁质磨粒所产生的信号图；

图8是本发明的一种油液状态监测装置所测得的铜质磨粒所产生的信号图；

图9是本发明的一种油液状态监测装置所测得的气泡所产生的信号图；

图10是本发明的一种油液状态监测装置所测得的含水油液所产生的信号图。

1-基底、2-线圈、3-电感激励测量模块、4-环形外极板、5-电容激励测量模块、6-固定物、7-软磁性导电杆、8-数据分析系统、11-通道入口、12-通道出口、13-检测通道、61-支架、62-支撑座、63-压持件、611-限位件、612-顶板、631-第一弹簧、632-压块、633-防偏杆、634-握把、635-导向柱、6111-导轨、6112-第二弹簧、6113-斜面块、6114-拉杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1～图10，第一方面，本发明提供一种油液状态监测装置：所述油液状态监测装置包括基底1、线圈2、电感激励测量模块3、环形外极板4、电容激励测量模块5、固定物6、软磁性导电杆7和数据分析系统8；所述基底1具有通道入口11、通道出口12和检测通道13；所述通道入口11和所述通道出口12位于所述基底1两端；所述检测通道13分别与所述通道入口11和所述通道出口12连通，并位于所述通道入口11和所述通道出口12之间；所述线圈2和所述基底1固定连接，且被所述检测通道13贯穿，并位于所述检测通道13侧边；所述电感激励测量模块3和所述线圈2电连接，并位于线圈2侧边；所述环形外极板4和所述基底1固定连接，且被所述检测通道13贯穿，并位于所述检测通道13侧边；所述电容激励测量模块5和所述环形外极板4电连接，并位于所述环形外极板4侧边；所述固定物6和所述基底1固定连接，并位于所述基底1靠近所述通道出口12一侧；所述软磁性导电杆7和所述固定物6可拆卸连接，且贯穿所述固定物6、所述环形外极板4和所述线圈2，所述软磁性导电杆7一端位于所述检测通道13内部；所述数据分析系统8分别与所述电感激励测量模块3和所述电容激励测量模块5电连接，制得油液状态监测装置。

在本实施方式中，使用时，将待测油液从所述通道入口11驱动进入所述检测通道13，经由环形的所述检测通道13流过所述线圈2和所述电容激励测量模块5，最后再由所述检测通道13流到所述通道出口12处；所述电感激励测量模块3可给线圈2以高频交流电激励并检测所述线圈2电感变化；所述电容激励测量模块5可给所述环形外极板4和软磁性导电杆7以高频交流电激励并检测所述环形外极板4电容变化；所述数据分析系统8用以分析所述电感激励测量模块3和所述电容激励测量模块5所得数据，实现油液污染物的识别；具体的，检测油液中的金属磨粒时，金属磨粒通过所述线圈2时会产生磁化作用及涡流作用，从而扰动原有磁场，产生电感信号，其中铁质磨粒会增强所述线圈2电感产生正向脉冲，铜质磨粒会削弱所述线圈2电感产生负向脉冲，非金属污染物不会产生电感信号，因此能够检测油液中的金属磨粒，根据电感脉冲的方向则可判断金属磨粒的属性；检测油液中的气泡时，气泡通过所述环形外极板4时会改变所述环形外极板4和所述软磁性导电杆7之间的介质，减小混合介电常数，产生电容信号，气泡会减小所述环形外极板4电容产生负向脉冲，从而能够检测油液中的气泡；检测油液中的水分含量时，首先在所述通道入口11处添加少量洁净液压油，然后用含水油样驱动通过所述环形外极板4，洁净油液和含水分的油样之间隔有空气，以防止两种油液混合影响检测结果，所述检测通道13中的物质以洁净油液、空气、含水油液的顺序通过所述环形外极板4，洁净油液通过所述环形外极板4时，电容值在一定值范围轻微浮动；当空气通过时，电容值迅速下降；随着含水油液通过检测区域，电容值又迅速上升，并且数值大于充满净油时的电容值，含水油液和洁净油液的电容差值则表示着油液的含水量，从而实现油液含水量的测量；综上所述，通过电感和电容双检测模式能够检测油液中的金属磨粒，气泡及水分等污染物，并且采用所述软磁性导电杆7填充所述检测通道13的方式形成了环形流道，提升了检测效率，同时所述软磁性导电杆7可增强电感检测时的磁场强度，从而提升电感检测精度。

进一步的，所述固定物6包括支架61、支撑座62和压持件63；所述支架61和所述基底1固定连接，并位于所述基底1靠近所述通道出口12一侧；所述支撑座62和所述支架61固定连接，并位于所述支架61侧边；所述压持件63和所述支架61滑动连接，并位于所述支撑座62上方。

在本实施方式中，所述支撑座62和所述压持件63上设有与所述软磁性导电杆7匹配的槽孔，将所述所述软磁性导电杆7放置在所述支撑座62上，通过所述压持件63能够将所述软磁性导电杆7压紧固定在所述支撑座62上，所述软磁性导电杆7固定方式简单，能够便于对所述软磁性导电杆7进行拆卸和更换。

进一步的，所述压持件63包括第一弹簧631、压块632和防偏杆633；所述第一弹簧631和所述支架61固定连接，并位于所述支撑座62上方；所述压块632和所述第一弹簧631固定连接，并位于所述第一弹簧631靠近所述支撑座62一侧；所述防偏杆633和所述压块632固定连接，并贯穿所述第一弹簧631和所述支架61；所述压持件63还包括握把634；所述握把634和所述防偏杆633固定连接，并位于所述防偏杆633上方；所述压持件63还包括多个导向柱635；多个所述导向柱635分别和所述压块632固定连接，且分别贯穿所述支架61，并分别位于所述压块632上方。

在本实施方式中，通过拉动所述防偏杆633上移，所述防偏杆633带动所述压块632上移，并将所述第一弹簧631压缩，而后将所述软磁性导电杆7放置在所述支撑座62上，最后松开所述防偏杆633，通过所述第一弹簧631的弹性势能推动所述压块632下移，从而能够将所述软磁性导电杆7固定，固定和拆卸方式简单；通过所述握把634便于使用者拉动所述防偏杆633；所述压块632移动时会带动多个所述导向柱635在所述支架61上滑动，通过所述支架61对所述导向柱635的限位作用，能够防止所述压块632移动时发生偏移，从而保证防止所述软磁性导电杆7位置出现错动。

进一步的，所述支架61包括两个限位件611和顶板612；两个所述限位件611分别和所述基底1固定连接，并分别位于所述基底1靠近所述通道出口12一侧；所述顶板612分别和两个所述限位件611固定连接，并位于两个所述限位件611上方。

在本实施方式中，所述限位件611设有与所述压块632匹配的滑槽，使得能够对所述压块632进行限位，防止所述压块632移动时出现偏移。

进一步的，所述限位件611包括导轨6111、第二弹簧6112和斜面块6113；所述导轨6111和所述基底1固定连接，且与所述顶板612固定连接，并位于所述基底1和所述顶板612之间；所述第二弹簧6112和所述导轨6111固定连接，并位于所述导轨6111内部；所述斜面块6113和所述第二弹簧6112固定连接，并位于所述第二弹簧6112侧边。

在本实施方式中，所述压块632上移时会与所述斜面块6113上的斜面接触，从而推动所述斜面块6113靠近所述第二弹簧6112，使得将所述第二弹簧6112压缩，在所述压块632完全处于所述斜面块6113上方后，所述斜面块6113会被所述第二弹簧6112推出至所述压块632下方，从而能够对所述压块632进行支撑，防止所述压块632在所述第一弹簧631的作用力下下移，使得使用者不用再持续上拉所述防偏杆633，便于使用者将所述软磁性导电杆7放置在所述支撑座62上。

进一步的，所述限位件611还包括拉杆6114；所述拉杆6114和所述斜面块6113固定连接，且贯穿所述导轨6111，并位于所述斜面块6113靠近所述第二弹簧6112一侧。

在本实施方式中，通过所述拉杆6114便于使用者拉动所述斜面块6113，从而能够在所述软磁性导电杆7放置好过后，方便的拉动所述斜面块6113远离所述压块632，解除对所述压块632的限制，使得所述压块632能够下移而对所述软磁性导电杆7进行固定。

第二方面，本发明还提供一种油液状态监测装置制作方法，包括：

S101首先将通道入口11模具、检测通道13模具、线圈2和环形外极板4固定在基底1上；

将通道入口11模具、检测通道13模具、所述线圈2和所述环形外极板4按既定的位置固定在所述基底1上；所述线圈2由漆包线绕制而成，所述线圈2内径为600-10000微米，漆包线线径为50～200微米，匝数为10～10000匝；所述环形外极板4的内孔直径为600～10000微米，高度为30～10000微米。

S102再将线圈2和环形外极板4的引线端设置在模型材料外部，不被模型材料浇注；

将所述线圈2和所述环形外极板4的引线端设置在模型材料外部，不被模型材料浇注，便于后续接线。

S103而后往基底1上倒上模型材料，使模型材料固化；

往所述基底1上倒上模型材料，使模型材料冷却固化；

S104再将通道入口11模具和检测通道13模具从固化后的模型材料中抽出，用打孔器在检测通道13另一端打孔，形成通道出口12；

将通道入口11模具和检测通道13模具从固化后的模型材料中抽出，形成所述通道入口11和所述检测通道13，并用打孔器在检测通道13另一端打孔，形成所述通道出口12。

S105而后向检测通道13正中心插入软磁性导电杆7并用固定物6固定，形成环形检测流道；

将所述固定物6固定在所述基底1上，向所述检测通道13正中心插入所述软磁性导电杆7并用所述固定物6固定，形成环形检测流道；其中所述软磁性导电杆7的直径为300～9000微米。

S106最后将线圈2通过绝缘导线与电感激励测量模块3连接，环形外极板4通过绝缘导线与电容激励测量模块5连接，电感激励测量模块3和电容激励测量模块5与数据分析系统8连接，制得油液状态监测装置。

将所述线圈2通过绝缘导线与所述电感激励测量模块3连接，所述环形外极板4通过绝缘导线与所述电容激励测量模块5连接，所述电感激励测量模块3和所述电容激励测量模块5与所述数据分析系统8连接，制得所述油液状态监测装置。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种油液状态监测装置，其特征在于，

所述油液状态监测装置包括基底、线圈、电感激励测量模块、环形外极板、电容激励测量模块、固定物、软磁性导电杆和数据分析系统；所述基底具有通道入口、通道出口和检测通道；所述通道入口和所述通道出口位于所述基底两端；所述检测通道分别与所述通道入口和所述通道出口连通，并位于所述通道入口和所述通道出口之间；所述线圈和所述基底固定连接，且被所述检测通道贯穿，并位于所述检测通道侧边；所述电感激励测量模块和所述线圈电连接，并位于线圈侧边；所述环形外极板和所述基底固定连接，且被所述检测通道贯穿，并位于所述检测通道侧边；所述电容激励测量模块和所述环形外极板电连接，并位于所述环形外极板侧边；所述固定物和所述基底固定连接，并位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述软磁性导电杆和所述固定物可拆卸连接，且贯穿所述固定物、所述环形外极板和所述线圈，所述软磁性导电杆一端位于所述检测通道内部；所述数据分析系统分别与所述电感激励测量模块和所述电容激励测量模块电连接；所述固定物包括支架、支撑座和压持件；所述支架和所述基底固定连接，并位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述支撑座和所述支架固定连接，并位于所述支架侧边；所述压持件和所述支架滑动连接，并位于所述支撑座上方；所述支架包括两个限位件和顶板；两个所述限位件分别和所述基底固定连接，并分别位于所述基底靠近所述通道出口一侧；所述顶板分别和两个所述限位件固定连接，并位于两个所述限位件上方；所述限位件包括导轨、第二弹簧和斜面块；所述导轨和所述基底固定连接，且与所述顶板固定连接，并位于所述基底和所述顶板之间；所述第二弹簧和所述导轨固定连接，并位于所述导轨内部；所述斜面块和所述第二弹簧固定连接，并位于所述第二弹簧侧边。

2.如权利要求1所述的一种油液状态监测装置，其特征在于，

所述压持件包括第一弹簧、压块和防偏杆；所述第一弹簧和所述支架固定连接，并位于所述支撑座上方；所述压块和所述第一弹簧固定连接，并位于所述第一弹簧靠近所述支撑座一侧；所述防偏杆和所述压块固定连接，并贯穿所述第一弹簧和所述支架。

3.如权利要求2所述的一种油液状态监测装置，其特征在于，

所述压持件还包括握把；所述握把和所述防偏杆固定连接，并位于所述防偏杆上方。

4.如权利要求3所述的一种油液状态监测装置，其特征在于，

所述压持件还包括多个导向柱；多个所述导向柱分别和所述压块固定连接，且分别贯穿所述支架，并分别位于所述压块上方。

5.一种油液状态监测装置制作方法，应用于如权利要求1～4任意一项所述的一种油液状态监测装置，其特征在于，包括：

首先将通道入口模具、检测通道模具、线圈和环形外极板固定在基底上；

再将线圈和环形外极板的引线端设置在模型材料外部，不被模型材料浇注；

而后往基底上倒上模型材料，使模型材料固化；

再将通道入口模具和检测通道模具从固化后的模型材料中抽出，用打孔器在检测通道另一端打孔，形成通道出口；

而后向检测通道正中心插入软磁性导电杆并用固定物固定，形成环形检测流道；

最后将线圈通过绝缘导线与电感激励测量模块连接，环形外极板通过绝缘导线与电容激励测量模块连接，电感激励测量模块和电容激励测量模块与数据分析系统连接，制得油液状态监测装置。

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