CN114034738A - 一种电感式磨粒材质区分检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电感式磨粒材质区分检测装置及方法。本发明装置，包括激励单元、检测单元、信号采集单元以及信号分析单元；检测流道输送携带有金属磨粒的油液通过检测单元；激励单元向检测单元施加激励，确保线圈周围产生交变磁场；信号采集单元实时获取检测单元内不同结构线圈的阻抗变化；信号分析单元基于所建立的不同线圈的电感‑粒径信号特征曲线分析信号采集单元所获得的脉冲信号，获得磨粒的材质和尺寸。本发明方法根据待检测磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。本发明有效实现了金属磨粒材质的区分，且该装置的抗干扰能力强，检测精度高，检测结果不受油液透光度的影响。

Description

一种电感式磨粒材质区分检测装置及方法

技术领域

本发明涉及油液检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种电感式磨粒材质区分检测装置及方法。

背景技术

机械设备磨损产生的金属磨粒会进入润滑系统。对系统中的金属磨粒的检测分析能获取油液污染程度以及机械磨损情况。由于不同机械部件所采用的金属材料存在一定差异，因此根据磨粒的材质能推断出机械的磨损部位，同时根据磨粒的数量和大小能推测出机械的磨损程度。

当前可对磨粒材质进行识别的技术主要为光谱分析和图像分析法。光谱分析法通过利用原子的吸收或者放射光谱来识别磨粒材质。图像分析法则是通过摄像机对磨粒进行拍照，然后采用图像处理算法进行磨粒材质识别。基于上述两种方法的检测装置具有检测精度高的优势，但受检测原理的限制，其面临着成本高、环境性差、易受油液透光度及振动因素的影响，因此一般只用于实验室中。所以，开发一种用于磨粒材质区分的高稳定性检测装置具有重要的意义。

发明内容

为实现对油液中金属磨粒材质的区分检测，本发明提供一种电感式磨粒材质区分检测装置及方法。本发明通过激励单元向检测单元施加激励，以确保线圈周围产生交变磁场。然后通过信号采集单元实时获取检测单元内不同结构线圈的阻抗变化。再通过信号分析单元基于所建立的不同线圈的电感-粒径信号特征曲线分析信号采集单元所获得的脉冲信号，获得磨粒的材质和尺寸。

本发明采用的技术手段如下：

一种电感式磨粒材质区分检测装置，包括：激励单元、检测单元、信号采集单元以及信号分析单元；其中：

所述激励单元连接所述检测单元，所述信号采集单元连接所述检测单元，所述信号分析单元连接所述信号采集单元。

进一步地，所述激励单元用于向检测单元施加激励。

进一步地，所述检测单元包括检测流道、多个线圈；检测流道紧贴多个线圈表面或依次穿过每个线圈的内孔。

进一步地，多个所述线圈具有不同的结构参数，且各个线圈之间具有一定的距离，使得线圈之间互不干扰。

进一步地，所述信号采集单元用于实时检测多个线圈的电感变化，并获取每个线圈对应的电感脉冲信号。

进一步地，所述信号分析单元用于根据磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析信号采集单元获取的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

本发明还提供了一种基于上述电感式磨粒材质区分检测装置的磨粒材质区分方法，包括：

S1、根据所检测的电感信号的方向区分待检测磨粒的大致属性；若所检测的电感脉冲为正，则为铁磁性磨粒；若所检测的电感脉冲为负，则为非铁磁性磨粒；

S2、根据待检测磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析出所测得的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的电感式磨粒材质区分检测装置及方法，可有效实现金属磨粒材质的区分，且该装置的抗干扰能力强，检测精度高，检测结果不受油液透光度的影响。

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为本发明装置结构示意图。

图2为本发明检测单元结构示意图。

图3为本发明实施例提供的铁磁性磨粒和非铁磁性磨粒在两个线圈中所产生的电感脉冲图。

图4为本发明实施例提供的不同材质的铁磁性颗粒(铁，不锈钢)分别在两个结构不同的线圈中的电感-粒径信号特征曲线图。

图5为本发明实施例提供的不同材质的非铁磁性颗粒(铜，铝)分别在两个结构不同的线圈中的电感-粒径信号特征曲线图。

图中：1、激励单元；2、检测单元；3、信号采集单元；4、信号分析单元；5、检测流道；6、第一线圈；7、第二线圈。

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式磨粒材质区分检测装置，包括：激励单元1、检测单元2、信号采集单元3以及信号分析单元4；其中：

所述激励单元1连接所述检测单元2，所述信号采集单元3连接所述检测单元2，所述信号分析单元4连接所述信号采集单元3。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述激励单元1用于向检测单元2施加激励，以确保检测单元2中的线圈周围产生交变磁场。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，如图2所示，所述检测单元2包括检测流道5、多个线圈；在本实施例中，检测单元2包括两个线圈，分别为第一线圈6和第二线圈7，检测流道5紧贴第一线圈6和第二线圈7表面或依次穿过第一线圈6和第二线圈7的内孔。检测流道5的直径为1mm，检测流道5可以确保含有金属磨粒的待测油液通过第一线圈6和第二线圈7。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，多个所述线圈具有不同的结构参数，且各个线圈之间具有一定的距离，使得线圈之间互不干扰。在本实施例中，第一线圈6为0.1mm的铜丝缠绕，内孔直径1mm，匝数为100匝；第二线圈7为0.1mm的铜丝缠绕，内孔直径1mm，匝数为200匝。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述信号采集单元3用于实时检测多个线圈的电感变化，并获取每个线圈对应的电感脉冲信号。在本实施例中，所述信号采集单元3实时采集第一线圈6和第二线圈7的电感变化，并获取第一线圈6和第二线圈7对应的电感脉冲信号。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述信号分析单元4用于根据磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析信号采集单元3获取的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。在本实施例中，信号分析单元4根据磨粒在第一线圈6和第二线圈7中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析信号采集单元3获取的第一线圈6和第二线圈7的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

本发明装置对油液中金属磨粒的材质及尺寸的分析机理如下：

线圈受交流电激励后，产生交变磁场。在交变磁场中，金属磨粒内产生的磁化效应和涡流效应强弱会引起线圈的阻抗变化。由于不同结构的线圈所产生的交变磁场差异较大，且金属磨粒内部的磁化和涡流强度随磁场呈非线性变化，导致了电感-粒径信号特征曲线的显著差异。即同一金属磨粒导致的不同线圈的电感参数的变化不同。根据此原理，本发明利用不同线圈的电感-粒径信号特征曲线，实现了金属材质(不锈钢，碳钢，铜，铝，黄铜，铝合金等)的区分。

本发明还提供了一种基于上述电感式磨粒材质区分检测装置的磨粒材质区分方法，包括：

S1、根据所检测的电感信号的方向区分待检测磨粒的大致属性；若所检测的电感脉冲为正，则为铁磁性磨粒；若所检测的电感脉冲为负，则为非铁磁性磨粒；

S2、根据待检测磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析出所测得的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

实施例

如图3所示，铁磁性磨粒和非铁磁性磨粒会产生不同方向的电感脉冲，且通过不同检测单元所产生的信号幅值不同。磨粒通过第一线圈6时产生幅值较小的电感脉冲，通过第二线圈7时产生幅值较大的电感脉冲。

如图4所示，为不同材质的铁磁性颗粒(铁，不锈钢)分别在第一线圈6和第二线圈7中的电感-粒径信号特征曲线图。金属磨粒经过第一线圈6时产生41.5nH的电感信号，则可判断其为直径520μm的铁磨粒或直径615μm的不锈钢磨粒。该磨粒通过第二线圈7时产生100nH的电感信号，则可判断其为直径520μm的铁磨粒或直径680μm的不锈钢磨粒。对比分析可得，该磨粒为直径520μm的铁磨粒。

如图5所示，为不同材质的非铁磁性颗粒(铜，铝)分别在第一线圈6和第二线圈7中的电感-粒径信号特征曲线图。金属磨粒经过第一线圈6时产生-20nH的电感信号，则可判断其为直径555μm的铜磨粒或直径660μm的铝磨粒。该磨粒通过第二线圈7时产生-64nH的电感信号，则可判断其为直径530μm的铜磨粒或直径660μm的铝磨粒。对比分析可得，该磨粒为直径660μm的铝磨粒。

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 (7)

1.一种电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，包括：激励单元、检测单元、信号采集单元以及信号分析单元；其中：

所述激励单元连接所述检测单元，所述信号采集单元连接所述检测单元，所述信号分析单元连接所述信号采集单元。

2.根据权利要求1所述的电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，所述激励单元用于向检测单元施加激励。

3.根据权利要求1所述的电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，所述检测单元包括检测流道、多个线圈；检测流道紧贴多个线圈表面或依次穿过每个线圈的内孔。

4.根据权利要求1所述的电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，多个所述线圈具有不同的结构参数，且各个线圈之间具有一定的距离，使得线圈之间互不干扰。

5.根据权利要求1所述的电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，所述信号采集单元用于实时检测多个线圈的电感变化，并获取每个线圈对应的电感脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的电感式磨粒材质区分检测装置，其特征在于，所述信号分析单元用于根据磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析信号采集单元获取的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述电感式磨粒材质区分检测装置的磨粒材质区分方法，其特征在于，包括：

S1、根据所检测的电感信号的方向区分待检测磨粒的大致属性；若所检测的电感脉冲为正，则为铁磁性磨粒；若所检测的电感脉冲为负，则为非铁磁性磨粒；

S2、根据待检测磨粒在不同结构参数线圈中的电感信号与粒径关系特征曲线，分析出所测得的电感脉冲信号对应的金属磨粒的材质及尺寸。

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