CN114137062A - 一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器、检测方法及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器、检测方法及制作方法，包括：三通管、大通道检测单元、小通道检测单元、储油槽；大通道检测单元包括螺旋线圈和大通道玻璃管，螺旋线圈围绕在大通道玻璃管外；小通道检测单元包括平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容以及三个小通道玻璃管；平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容分别安装在每各个小通道玻璃管上；本发明针对检测单元流量小的问题，采用大流量通道，实现了大尺寸颗粒的检测；针对检测油液污染物类别单一的问题，采用电感式传感器，电容式传感器结合使用的方法，将两种检测方法进行结合，则可实现对油液中的多种污染物的综合检测。

Description

一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器、检测方法 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，尤其涉及一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器、检测方法及制作方法。

背景技术

现如今许多机械设备向精密化、高效化发展，而在所有机械设备的运行周期中，摩擦是无法避免的。恶劣摩擦就会产生磨损，产生磨粒，影响设备正常运行。在润滑油液中悬浮的磨粒是反映此机械设备运行情况的直接信息载体，因此需要用专业的传感器，检测出磨粒的性质，从而判断设备的运行情况。

当前对油液污染度的测量主要有铁谱分析法、污染物质量测定法、显微镜比较法、颗粒计数法等。上述方法中除了颗粒计数法可以实现油液颗粒污染度的精确测量外，其他几种方法都只能对油液污染度程度的大致估计。颗粒计数方法是通过检测颗粒产生信号的脉冲幅值和数量来实现对油液中污染物尺寸的测量以及计数的，其要包括光学检测，声学检测，电感检测和电容检测。然而，上述四种方法可以检测的颗粒性质虽有不同，但都局限于对一种或两种颗粒的检测区分，无法实现多种污染物的检测。电感法可对液压油中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒区分检测，电容法可对油液中的水滴和气泡区分检测。

发明内容

根据上述提出现有检测方法检测单元流量小、检测油液污染物类别单一的技术问题，提供一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器、检测方法及制作方法。本发明针对检测单元流量小的问题，采用大流量通道，实现了大尺寸颗粒的检测；针对检测油液污染物类别单一的问题，采用电感式传感器，电容式传感器结合使用的方法，将两种检测方法进行结合，则可实现对油液中的多种污染物的综合检测。

本发明采用的技术手段如下：

一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，包括：三通管、大通道检测单元、小通道检测单元、储油槽；其中：

大通道检测单元包括螺旋线圈和大通道玻璃管，螺旋线圈围绕在大通道玻璃管外；

小通道检测单元包括平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容以及三个小通道玻璃管；平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容分别安装在每各个小通道玻璃管上，且三个小通道玻璃管通过两个橡胶拐角连接；

三通管包括油液入口、小直径出口、以及大直径出口，小直径出口处连接安装有平面电感线圈的小直径玻璃管，大直径出口处连接大通道玻璃管的一端，大通道玻璃管的另一端出口处横截面与安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管未连接橡胶拐角的出口处横截面垂直设置；

储油槽设置在横截面垂直设置的两个出口处的正下方。

使用时，因三通管两个出口连接的玻璃管直径不同，磨粒在三通管处分流，大尺寸金属磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈检测；小尺寸金属磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容检测。

进一步地，所述大直径玻璃管的外径为1.1毫米、内径为0.9毫米。

进一步地，所述小直径玻璃管外径为0.5毫米、内径为0.3毫米。

进一步地，所述螺旋线圈为单层多匝螺旋线圈，多层螺旋线圈由漆包线绕制而成，螺线圈内径为1.2毫米，漆包线线径为80-100微米，匝数为90-110匝，内径为1.2毫米。

进一步地，所述平面电感线圈由漆包线绕制而成，漆包线的线径为70微米，在线芯表面包还涂有一层厚度为10微米的绝缘漆，平面电感线圈为9层，每层20匝，内径为500微米，外径为4500微米。

进一步地，所述圆柱形平行板电容由两个直径为500微米的铜丝组成。

进一步地，所述矩形平行板电容包括两个对立设置的铜板，铜板的长度均为5毫米，宽度均为0.6毫米，高度均为0.2毫米。

进一步地，所述储油槽为圆柱形凹槽，用来于储存经过检测的油液。

本发明还提供了一种基于上述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的检测方法，包括如下步骤：

S1、将待检测油液从三通管的油液入口注入；

S2、磨粒在三通管处分流，大尺寸金属磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈检测；小尺寸金属磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容检测；

S3：经过检测后的油液从分别从大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管出口流入储油槽。

本发明还提供了一种基于上述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的制作方法，包括：

步骤1、采用绕线机绕制一个螺旋线圈，一个平面电感线圈；

步骤2、将三个载玻片拼接，作为传感器的安装平面；

步骤3、将螺旋线圈固定在大直径玻璃管外侧，平面电感线圈，圆柱形平行板电容，矩形平行板电容分别固定在小直径玻璃管外侧；

步骤4、将大直径玻璃管连接在三通管大直径出口处，将安装有平面电感线圈的小直径玻璃管接在三通管小直径出口处，将安装有圆柱形平行板电容，矩形平行板电容的小直径玻璃管用橡胶拐角连接，依次连接在装有平面电感线圈的小直径玻璃管出口处。

步骤5、将三个PMMA和储油槽用胶水固定在载玻片上，其中，储油槽固定在大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管出口的正下方，三个PMMA依次固定在三通管、大通道玻璃管、三个小通道玻璃管之间连接处的正下方。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，采用多层螺旋线圈增加了传感器的检测面积，提高了检测效率。

2、本发明提供的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，采用大流量通道，实现了大尺寸(300-900)颗粒的检测。

3、本发明提供的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，针对检测油液污染物类别单一的问题，采用电感式传感器，电容式传感器结合使用的方法，提高了检测效率。

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为本发明高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器结构图。

图2为本发明大通道检测单元、小通道检测单元检测流程图。

图3为本发明平面电感线圈检测下限(a)Fe38-54(b)cu88-105。

图4为本发明螺线管线圈检测下限(a)Fe54-63(b)cu105-125。

图5为本发明圆柱形平行板电容检测下限(a)水-210(b)气-180。

图6为本发明平行板电容检测下限(a)水-130(b)气-100。

图中：1、载玻片；2、螺旋线圈；3、PMMA；4、：油液入口；5、三通管；6、平面电感线圈；7、圆柱形平行板电容；8、橡胶拐角；9、矩形平行板电容；10、储油槽。

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，本发明提供了一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，包括：三通管5、大通道检测单元、小通道检测单元、储油槽10；其中：

大通道检测单元包括螺旋线圈2和大通道玻璃管，螺旋线圈2围绕在大通道玻璃管外；

小通道检测单元包括平面电感线圈6、圆柱形平行板电容7、矩形平行板电容9以及三个小通道玻璃管；平面电感线圈6、圆柱形平行板电容7、矩形平行板电容9分别安装在每各个小通道玻璃管上，且三个小通道玻璃管通过两个橡胶拐角8连接；

三通管5包括油液入口4、小直径出口、以及大直径出口，小直径出口处连接安装有平面电感线圈6的小直径玻璃管，大直径出口处连接大通道玻璃管的一端，大通道玻璃管的另一端出口处横截面与安装有矩形平行板电容9的小通道玻璃管未连接橡胶拐角的出口处横截面垂直设置；

储油槽10设置在横截面垂直设置的两个出口处的正下方。

使用时，因三通管5两个出口连接的玻璃管直径不同，磨粒在三通管5处分流，大磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈2检测；小磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈6、圆柱形平行板电容7、矩形平行板电容9检测。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述大直径玻璃管的外径为1.1毫米、内径为0.9毫米。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述小直径玻璃管外径为0.5毫米、内径为0.3毫米。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述螺旋线圈2为多层螺旋线圈，多层螺旋线圈由漆包线绕制而成，螺线圈内径为1.2毫米，漆包线线径为70微米，在线芯表面包还涂有一层厚度为10微米的绝缘漆匝数为90-110匝。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述平面电感线圈6由漆包线绕制而成，漆包线的线径为70微米，在线芯表面包还涂有一层厚度为10微米的绝缘漆，平面电感线圈为9层，每层20匝，内径为500微米，外径为4500微米。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述圆柱形平行板电容7由两个直径为500微米的铜丝组成。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述矩形平行板电容9包括两个对立设置的铜板，铜板的长度均为5毫米，宽度均为0.6毫米，高度均为0.2毫米。

具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述储油槽为圆柱形凹槽，用来于储存经过检测的油液。

本发明还提供了一种基于上述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的制作方法，包括：

步骤1、采用绕线机绕制一个螺旋线圈2，一个平面电感线圈6；

步骤2、将三个载玻片1拼接，作为传感器的安装平面；

步骤3、将螺旋线圈2固定在大直径玻璃管外侧，平面电感线圈6，圆柱形平行板电容7，矩形平行板电容9分别固定在小直径玻璃管外侧；

步骤4、将大直径玻璃管连接在三通管5大直径出口处，将安装有平面电感线圈6的小直径玻璃管接在三通管小直径出口处，将安装有圆柱形平行板电容7，矩形平行板电容9的小直径玻璃管用橡胶拐8角连接，依次连接在装有平面电感线圈6的小直径玻璃管出口处。

步骤5、将三个PMMA3和储油槽10用胶水固定在载玻片1上，其中，储油槽10固定在大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容9的小通道玻璃管出口的正下方，三个PMMA3依次固定在三通管5、大通道玻璃管、三个小通道玻璃管之间连接处的正下方。

本发明还提供了一种基于上述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的检测方法，包括如下步骤：

S1、将待检测油液从三通管的油液入口4倒入；

S2、磨粒在三通管5处分流，大尺寸金属磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈2检测；小尺寸金属磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈6、圆柱形平行板电容7、矩形平行板电容9检测；如图3-6所示，分别为平面电感线圈、螺旋线圈、圆柱形平行板电容以及平行板电容检测下限曲线图。

S3：经过检测后的油液从分别从大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容9的小通道玻璃管出口流入储油槽10。

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 (10)

1.一种高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，包括：三通管、大通道检测单元、小通道检测单元、储油槽；其中：

大通道检测单元包括螺旋线圈和大通道玻璃管，螺旋线圈围绕在大通道玻璃管外；

小通道检测单元包括平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容以及三个小通道玻璃管；平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容分别安装在每各个小通道玻璃管上，且三个小通道玻璃管通过两个橡胶拐角连接；

三通管包括油液入口、小直径出口、以及大直径出口，小直径出口处连接安装有平面电感线圈的小直径玻璃管，大直径出口处连接大通道玻璃管的一端，大通道玻璃管的另一端出口处横截面与安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管未连接橡胶拐角的出口处横截面垂直设置；

储油槽设置在横截面垂直设置的两个出口处的正下方。

使用时，因三通管两个出口连接的玻璃管直径不同，磨粒在三通管处分流，大磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈检测；小磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容检测。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述大直径玻璃管的外径为1.1毫米、内径为0.9毫米。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述小直径玻璃管外径为0.5毫米、内径为0.3毫米。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述螺旋线圈为多层螺旋线圈，单层多匝螺旋线圈由漆包线绕制而成，螺线圈内径为1.2毫米，漆包线线径为70微米，在线芯表面包还涂有一层厚度为10微米的绝缘漆，匝数为90-110匝，内径为1.2毫米。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述平面电感线圈由漆包线绕制而成，漆包线线径为70微米，在线芯表面包还涂有一层厚度为10微米的绝缘漆，平面电感线圈为9层，每层20匝，内径为500微米，外径为4500微米。

6.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述圆柱形平行板电容由两个直径为500微米的铜丝组成。

7.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述矩形平行板电容包括两个对立设置的铜板，铜板的长度均为5毫米，宽度均为0.6毫米，高度均为0.2毫米。

8.根据权利要求1所述的高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器，其特征在于，所述储油槽为圆柱形凹槽，用来于储存经过检测的油液。

9.一种基于上述权利要求1-8中任意一项权利要求所述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待检测油液从三通管的油液入口注入；

S2、磨粒在三通管处分流，大尺寸金属磨粒进入大通道检测单元，当油液污染物为铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒时，被螺旋线圈检测；小尺寸金属磨粒，空气，水进入小通道检测单元，被平面电感线圈、圆柱形平行板电容、矩形平行板电容检测；

S3：经过检测后的油液从分别从大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管出口流入储油槽。

10.一种基于上述权利要求1-8中任意一项权利要求所述高灵敏度和高通量油液多污染物检测传感器的制作方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用绕线机绕制一个螺旋线圈，一个平面电感线圈；

步骤2、将三个载玻片拼接，作为传感器的安装平面；

步骤3、将螺旋线圈固定在大直径玻璃管外侧，平面电感线圈，圆柱形平行板电容，矩形平行板电容分别固定在小直径玻璃管外侧；

步骤4、将大直径玻璃管连接在三通管大直径出口处，将安装有平面电感线圈的小直径玻璃管接在三通管小直径出口处，将安装有圆柱形平行板电容，矩形平行板电容的小直径玻璃管用橡胶拐角连接，依次连接在装有平面电感线圈的小直径玻璃管出口处。

步骤5、将三个PMMA和储油槽用胶水固定在载玻片上，其中，储油槽固定在大通道玻璃管的出口和安装有矩形平行板电容的小通道玻璃管出口的正下方，三个PMMA依次固定在三通管、大通道玻璃管、三个小通道玻璃管之间连接处的正下方。

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