CN115184448A - 在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法，涉及动力系统检测技术领域，该传感器包括中空的滑油流通管；所述滑油流通管上沿其轴向依次设有第一激励线圈、检测线圈和第二激励线圈；所述第一激励线圈与所述第二激励线圈的端部均连接有激励源；所述第一激励线圈与所述第二激励线圈在通入同一所述激励源的情况下，在所述检测线圈中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反；检测线路，与所述检测线圈连接，所述检测线路用于检测所述检测线圈中心处感应电动势的大小和方向。该传感器可以实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而可以降低动力系统的安全隐患。
Description
技术领域
本申请涉及动力系统监测技术领域，尤其涉及飞机发动机监测技术领域，具体涉及在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法。
背景技术
动力系统为机械提供动力，如航空涡轮发动机为飞机提供动力，是飞机最重要的系统之一，涡轮发动机转子转速一般高达每分钟上万转，发动机动力系统中的转子支撑轴承、传动轴、齿轮、油泵等重要零部件在高温、高速、大负荷、交变应力的恶劣环境下运转，故障占比高，这些零部件一旦异常磨损，可能快速失效，引发发动机发生结构性破坏、故障，飞机推力急降或消失，甚至酿成飞行事故。然而，现有技术中不能实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而不能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而使得动力系统存在较大的安全隐患。
发明内容
本申请的主要目的在于提供在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法，旨在解决现有技术中不能实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而不能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而使得动力系统存在较大安全隐患的技术问题。
为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器，所述传感器包括：
中空的滑油流通管，设置于动力系统内，用于滑油流通；所述滑油流通管上沿其轴向依次设有第一激励线圈、检测线圈和第二激励线圈，所述第一激励线圈与所述第二激励线圈的端部均连接有激励源；所述第一激励线圈与所述第二激励线圈在通入同一所述激励源的情况下，在所述检测线圈中心处产生的感应电动势大小相等且反向相反；
检测线路，与所述检测线圈连接，所述检测线路用于检测所述检测线圈中心处感应电动势的大小和方向。
可选地，所述第一激励线圈与所述第二激励线圈以所述检测线圈的中心线为对称轴相互对称。
可选地，所述第一激励线圈和所述第二激励线圈使用同一漆包线，且所述第一激励线圈和所述第二激励线圈的匝数相等、绕向相反以及沿所述滑油流通管的轴向长度相等。
可选地，所述传感器还包括安装在所述滑油流通管上的多个阻隔件，所述阻隔件用于依次隔离所述第一激励线圈、所述检测线圈和所述第二激励线圈。
可选地，所述阻隔件为绝缘塑料支架，所述滑油流通管为陶瓷管。
可选地，所述传感器还包括安装在所述滑油流通管上的屏蔽外壳，所述第一激励线圈、检测线圈和第二激励线圈均位于所述屏蔽外壳内，所述屏蔽外壳用于屏蔽外界对所述第一激励线圈、检测线圈和第二激励线圈的干扰。
第二方面，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器的参数选择方法，所述方法包括：
滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和油液流速参数；
将所述滑油磨粒相对磁导率参数、所述激励电源电流参数和所述油液流速参数传输至感应电动势模型中；
基于所述感应电动势模型选取传感器的参数；其中，所述传感器为实施例中所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器。
可选地，所述感应电动势模型，包括：
其中，Em表示检测线圈检测到输出的感应电动势，r表示滑油流通管内径参数，r1滑油磨粒半径参数，I表示激励电源电流参数，N表示检测线圈匝数参数，m表示第一激励线圈长度参数或第二激励线圈长度参数，n表示第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离参数，v表示油液流速参数，μ1表示滑油磨粒相对磁导率参数，μ0表示第一激励线圈相对磁导率参数或第二激励线圈相对磁导率参数。
第三方面，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒系统，所述系统包括：
如实施例中所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器；
处理模块，与所述传感器电性连接，用于处理所述传感器传输的检测信号；
控制器，与所述处理模块电性连接，用于接收所述处理模块处理后的检测信号，还用于控制所述处理模块；
显示模块，与控制器电性连接，用于显示所述处理模块处理后的检测信号。
可选地，所述系统还包括：
比对模块，设置于所述控制器内，用于对比检测信号值与告警阈值，所述检测信号值包括检测信号电动势值，所述告警阈值包括检测信号异常电动势值；
告警单元，设置于所述显示模块内，用于当所述检测信号电动势值大于或等于所述检测信号异常电动势值时，发出告警信息，所述告警信息包括声音信息和/或图像信息。
第四方面，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒方法，所述方法包括：
使用实施例中所述的在线监测动力系统滑油磨粒系统，监测动力系统中的滑油磨粒。
通过上述技术方案，本申请至少具有如下有益效果：
本申请实施例提出的在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法，该传感器包括中空的滑油流通管，依次设置于滑油流通管上的第一激励线圈、检测线圈和第二激励线圈，以及检测线路，其中第一激励线圈与第二激励线圈在通入同一激励源的情况下，在检测线圈中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反，根据磁场叠加原理，此情况下第一激励线圈与第二激励线圈在检测线圈中心处的磁场互相抵消，因此在检测线圈中心处的磁场强度为零，无感应电动势，检测线路不能检测到信息；由于检测的重要零部件都是铁制产品，因此滑油颗粒为铁磁质磨粒，当滑油磨粒随滑油流入滑油流通管内时，滑油磨粒先进入第一激励线圈的磁场中，滑油磨粒被第一激励线圈产生的磁场磁化，被磁化的滑油磨粒产生出与第一激励线圈磁场同向的磁化磁场，叠加强化了第一激励线圈内磁场强度，此时，第一激励线圈产生的叠加磁通量通过检测线圈的磁通量大于第二激励线圈产生的通过检测线圈的磁通量，因此检测线圈中的磁通量增大，变化的磁通量在检测线圈中产生感应电动势，并由检测线路检测到；当滑油磨粒进入检测线圈时，第一激励线圈产生的通过检测线圈的磁通量与第二激励线圈产生的通过检测线圈的磁通量大小恢复相等，方向相反，第一激励线圈与第二激励线圈在检测线圈内不产生感应电动势，检测线路检测不到信息；当滑油磨粒继续进入第二激励线圈时，滑油磨粒叠加强化了第二激励线圈内磁场强度，第二激励线圈产生的通过检测线圈的磁通量大于第一激励线圈产生的通过检测线圈的磁通量，检测线圈中的磁通量再次增大，但方向与滑油磨粒流经第一激励线圈时的方向相反，因此增大的磁通量，在检测线圈中产生感应电动势，方向与滑油磨粒流经第一激励线圈时产生的感应电动势方向相反；如此，当检测线路检测到感应电动势(虽然滑油磨粒位于检测线圈处时，检测线路检测不到感应电动势，但是由于滑油的流动使得滑油磨粒很快就会通过检测线圈)时，说明动力系统中重要零部件开始脱粒，因此该传感器可以实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而可以降低动力系统的安全隐患。
附图说明
图1为本申请提供的在线监测动力系统滑油磨粒传感器的正面剖视结构简图；
图2为本申请提供的在线监测动力系统滑油磨粒传感器的参数选择方法的流程示意图；
图3为本申请提供的方法中感应电动势与滑油磨粒半径关系的曲线图；
图4为本申请提供的方法中感应电动势与第一激励线圈长度或第二激励线圈长度关系的曲线图；
图5为本申请提供的方法中感应电动势与第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离关系的曲线图；
图6为本申请提供的方法中感应电动势与激励电源电流关系的曲线图；
图7为本申请提供的方法中感应电动势与检测线圈匝数关系的曲线图；
图8为本申请提供的在线监测动力系统滑油磨粒系统的示意图。
附图标记：1、滑油流通管；2、屏蔽外壳；3、阻隔件；4、第一激励线圈；5、检测线圈；6第二激励线圈。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
当前，国内外主要采用振动监测、噪声等在线监测方法监测动力系统(如飞机发动机、舰船发动机和发动机机组等)重要零部件的运转状况，但因动力系统在机器上的振动环境极为复杂，产生噪声、振动源头众多，在高而杂乱的背景噪声中难以有效捕捉到因动力系统中支撑轴承、传动轴、传动齿轮等重要零部件早期故障产生的噪声或振动信息，一般在这些零部件已严重失效并引发二次损伤发动机快速损坏阶段，振动、噪声监测系统才能采集、判断到动力系统的故障，预警、应急处置时间太短，往往造成灾难性事故。因此，急需探索其他能更早发现动力系统重要零部件早期故障的技术方法。
近年来，国内、外更多采用滑油油液监测、定期拆解检测、探伤等方法进行发动机转子支撑轴承、传动轴、传动齿轮等重要零部件的故障监测，但需要机器在地面且动力系统停机状态进行，造成机器使用成本大增且出勤率降低，滑油油液监测一般需动力系统停机状态从滑油系统采集滑油，并在实验室环境用专用设备检测，周期长，不能对动力系统中滑油实时监测，检测时机滞后于故障产生时机，因此时效性差，不能及时反映动力系统当前是否存在故障。
动力系统中轴承、传动轴、传动齿轮等重要零部件在出现异常磨损初始阶段，摩擦副上会脱落微小异常金属磨粒，磨粒随油流进入滑油管路中，如果在发动机滑油管路中在线监测微量磨粒的异常变化可以及时发现轴承、传动轴、传动齿轮等重要零部件的部位摩擦副的早期故障。然而，目前动力系统尚未装备可以在线监测零件初期磨损滑油磨粒的监测系统，没有对滑油磨粒监测传感器的结构参数特点进行系统、定量研究。
综上，现有技术中不能实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而不能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而使得动力系统存在较大的安全隐患。
为了解决上述技术问题，本申请提供了在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法，如图1所示，本实施例提供了一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器，该传感器包括：中空的滑油流通管1，滑油流通管1设置于动力系统内，用于滑油流通，滑油流通管1上沿其轴向依次设有第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6；第一激励线圈4与第二激励线圈6的端部均连接有激励源；第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一所述激励源的情况下，在检测线圈5中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反；检测线路，检测线路与检测线圈5连接，检测线路用于检测检测线圈5中心处感应电动势的大小和方向。
本实施例中，根据磁场叠加原理，第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一激励源的情况下，第一激励线圈4与第二激励线圈6在检测线圈5中心处的磁场互相抵消，因此在检测线圈5中心处的磁场强度为零，无感应电动势，检测线路不能检测到信息；由于检测的重要零部件都是铁制产品，因此滑油颗粒为铁磁质磨粒，当滑油磨粒随滑油流入滑油流通管1内时，滑油磨粒先进入第一激励线圈4的磁场中，滑油磨粒被第一激励线圈4产生的磁场磁化，被磁化的滑油磨粒产生出与第一激励线圈4磁场同向的磁化磁场，叠加强化了第一激励线圈4内磁场强度，此时，第一激励线圈4产生的叠加磁通量通过检测线圈5的磁通量大于第二激励线圈6产生的通过检测线圈5的磁通量，因此检测线圈5中的磁通量增大，变化的磁通量在检测线圈5中产生感应电动势，并由检测线路检测到；当滑油磨粒进入检测线圈5时，第一激励线圈4产生的通过检测线圈5的磁通量与第二激励线圈6产生的通过检测线圈5的磁通量大小恢复相等，方向相反，第一激励线圈4与第二激励线圈6在检测线圈5内不产生感应电动势，检测线路检测不到信息；当滑油磨粒继续进入第二激励线圈6时，滑油磨粒叠加强化了第二激励线圈6内磁场强度，第二激励线圈6产生的通过检测线圈5的磁通量大于第一激励线圈4产生的通过检测线圈5的磁通量，检测线圈5中的磁通量再次增大，但方向与滑油磨粒流经第一激励线圈4时的方向相反，因此增大的磁通量，在检测线圈5中产生感应电动势，方向与滑油磨粒流经第一激励线圈4时产生的感应电动势方向相反；如此，当检测线路检测到感应电动势(虽然滑油磨粒位于检测线圈5处时，检测线路检测不到感应电动势，但是由于滑油的流动使得滑油磨粒很快就会通过检测线圈5)时，说明动力系统中重要零部件开始脱粒，因此该传感器可以实时反映动力系统中重要零部件的当前状态，从而能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而可以降低动力系统的安全隐患；而且，根据检测线路检测到的感应电动势的方向可以知晓滑油磨粒到达滑油流通管1内的大概位置。
在一些实施例中，给出了如何实现第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一激励源的情况下，在检测线圈5中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反的具体方式：
首先，第一激励线圈4与第二激励线圈6以检测线圈5的中心线为对称轴相互对称，这样不但可以节省该传感器的设置空间，而且使得该传感器在位置布置上更加美观，同时也更便于第一激励线圈4和第二激励线圈6的设置。
其次，在第一激励线圈4与第二激励线圈6以检测线圈5的中心线为对称轴相互对称的前提下，第一激励线圈4和第二激励线圈6使用同一漆包线，中间相连，且第一激励线圈4和第二激励线圈6的匝数相等、绕向相反以及沿滑油流通管1的轴向长度相等，根据电磁感应原理，可知在该种方式下即可实现第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一激励源的情况下，在检测线圈5中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反，第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6如此设计，更容易实现“第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一激励源的情况下，在检测线圈5中心处产生的感应电动势”的目的；当然，也可以根据实际情况选择其他方式实现第一激励线圈4与第二激励线圈6在通入同一激励源的情况下，在检测线圈5中心处产生的感应电动势大小相等且方向相反，这样可以设计出更多样化的传感器，从而更能满足不同使用者的需求。
在一些实施例中，传感器还包括安装在滑油流通管1上的多个阻隔件3，阻隔件3用于依次隔离第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6，这样可以减少第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6间的相互影响，其中，阻隔件3为绝缘塑料支架，滑油流通管1为陶瓷管。
在一些实施例中，传感器还包括安装在滑油流通管1上的屏蔽外壳2，第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6均位于屏蔽外壳2内，屏蔽外壳2用于屏蔽外界对第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6的干扰，这样可以减少外界对第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6产生感应电动势的影响，比如滑油和滑油磨粒的影响，从而使得第一激励线圈4、检测线圈5和第二激励线圈6产生的感应电动势更加准确，进而可以进一步提高该传感器的检测精度。
在另一实施例中，如图2所示，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器的参数选择方法，该方法包括：
S10：获得滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和油液流速参数。
可以先将滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和油液流速参数测量到，其中，滑油磨粒相对磁导率参数可以根据动力系统中重要零部件的材质来确定。
S11：将滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和所述油液流速参数传输至感应电动势模型中，其中，电动势模型可以根据试验进行构建。
S12：基于感应电动势模型选取传感器的参数；其中，传感器为实施例中所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，传感器的参数包括滑油流通管内径参数、检测线圈匝数参数、第一激励线圈长度参数或第二激励线圈长度参数、第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离参数等。
本实施例中，先将影响检测线圈中心处产生感应电动势的影响因素分析出来，然后将能通过直接测量而得到的影响因素的参数测量出来，比如滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和油液流速参数等，再将这些参数带入事先建立好的感应电动势模型中，再根据感应电动势模型选择传感器的参数，以便于检测线圈最终检测的感应电动势更大，如此通过感应电动势模型可以更加直观、快速的选取不同动力系统滑油管路大小、流速等使用环境的传感器参数，从而能使传感器及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而可以降低动力系统的安全隐患。
在一些实施例中给出了具体如何构建感应电动势模型，先给出探究检测线圈中心处产生感应电动势与滑油磨粒半径、第一激励线圈长度或第二激励线圈长度、第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离、激励电源电流和检测线圈匝数等间的关系。
一、感应电动势与滑油磨粒半径间的关系研究。
参照某飞机发动机的滑油管路管径及管内流速，假设传感器的滑油流通管内半径为2.5mm，滑油流动速度为2m/s，第一激励线圈长度或第二激励线圈长度为3mm，第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离为4mm，第一激励线圈或第二激励线圈的导线直径为0.1mm，第一激励线圈或第二激励线圈的匝数为500，检测线圈匝数为500，滑油磨粒相对磁导率为10000的情况下，通过Matlab软件对其进行数值仿真，能够以曲线图形式将滑油磨粒的半径与传感器的输出感应电动势的影响描述出来，滑油磨粒的半径与传感器的输出感应电动势的影响呈现出非线性关系，如图3所示。但总体趋势为，随着滑油磨粒半径的不断变大，传感器的感应电动势在不断上升，滑油磨粒体积越大越容易被检测出来，因此，在其他条件相同的情况下，越大的滑油磨粒越容易被检测出来。
二、感应电动势与第一激励线圈长度或第二激励线圈长度的关系研究。
在上述其他条件不变的情况下，仿真传感器感应电动势与第一激励线圈长度或第二激励线圈长度长度之间的关系，第一激励线圈长度或第二激励线圈长度越大，传感器检测到的感应电动势反而呈下降趋势，如图4所示。因此，激励绕组长度要尽可能小，但是过小的线径会导致第一激励线圈或第二激励线圈的电阻值剧增等问题，影响激励信号的电流值，需要考虑这些因素。
三、感应电动势与第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离的关系研究。
第一激励线圈或第二激励线圈到检测线圈中心的距离与检测线圈的长度直接相关，也能直接影响到传感器的感应电动势大小，如图5所示。第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离的增加，感应电动势反而变小，在其他条件相同时，激励线圈长度越短，输出的感应电动势越大。因此，需要控制激励绕组匝数及线径，控制检测绕组轴向厚度才能提高传感器灵敏度。
四、感应电动势与激励电源电流的关系研究。
在上述其他条件不变的情况下，对传感器输入的激励源电流与滑油磨粒在检测线圈中产生的感应电动势大小之间的关系进行了仿真研究，仿真结果如图6所示，可见激励源电流越大检测到的感应电动势越强。
五、感应电动势与检测线圈匝数的关系研究。
在上述其他条件不变的情况下，对传感器检测线圈匝数与感应电动势大小之间的关系进行了仿真研究，仿真结果如图7所示。感应电动势随传感器检测线圈匝数增加而增大。因此，增加检测线圈匝数可以提高滑动磨粒检测出的感应电动势。由于传感器检测微小的金属磨粒时，检测出的检测线圈输出的感应电动势较小，因此，要检测出尽可能小的金属磨粒，需要合理选择传感器相关参数。传感器输出的感应电动势与传感器的结构参数具有高度相关性，按发动机滑油管路实际情况工程需要对它们各项参数进行分析和优化，可以选取出适宜的传感器设计参数。
最终构建出感应电动势模型为：
其中，Em表示检测线圈检测到输出的感应电动势，r表示滑油流通管内径参数，r1滑油磨粒半径参数，I表示激励电源电流参数，N表示检测线圈匝数参数，m表示第一激励线圈长度参数或第二激励线圈长度参数，n表示第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离参数，v表示油液流速参数，μ1表示滑油磨粒相对磁导率参数，μ0表示第一激励线圈相对磁导率参数或第二激励线圈相对磁导率参数。
以上对能够影响传感器感应电压输出的因素进行分析，有针对性的对这些因素进行控制，根据不同动力系统滑油管路大小、流速等使用环境，有针对性的选择更容易检测出检测线圈中心处的感应电动势的传感器参数，从而可以提高传感器参数选择的准确性，进而能提高传感器性能，使传感器更容易进行检测。
在另一实施例中，如图8所示，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒系统，该系统包括：如上述实施例中的在线监测动力系统滑油磨粒传感器；处理模块，处理模块与传感器电性连接，用于处理传感器传输的检测信号；控制器，控制器与处理模块电性连接，用于接收处理模块处理后的检测信号，还用于控制所述处理模块；显示模块，显示模块与控制器电性连接，用于显示所述处理模块处理后的检测信号。
本实施例中，当需要使用上述实施例中的传感器进行检测动力系统滑油磨粒时，可以根据实际情况选择合适的传感器参数，然后将该传感器安装在动力系统内，并连接好相关电路；当动力系统中的重要零部件出现故障脱落滑油磨粒时，滑油磨粒进入传感器内，并引起传感器的电磁感应变化，最终由传感器输出检测到的感应电动势，输出的感应电动势由处理模块接收到，为了将在线监测系统输出的检测信号进行处理并检测出来，检测系统主要还包括激励电路及放大滤波检测电路等，因此传感器输出的信号在处理模块中的检测电路中被放大和滤波处理，处理后的感应电动势信号通过控制器后由显示模块显示出来，相关人员根据显示模块上显示的信号，即可判断出动力系统内的重要零部件的状态，从而能及时的判断出动力系统内的重要零部件是否出现故障。
在一些实施例中，该系统还包括：比对模块，比对模块设置于所述控制器内，用于对比检测信号值与告警阈值，所述检测信号值包括检测信号电动势值，所述告警阈值包括检测信号异常电动势值；告警单元，告警单元设置于所述显示模块内，用于当所述检测信号电动势值大于或等于所述检测信号异常电动势值时，发出告警信息，所述告警信息包括声音信息和/或图像信息。
本实施例中，选用频率20～50kHz的正弦波激励信号为电感式磨粒传感器激励线圈提供激励信号。对传感器检测线圈的输出信号进行放大和滤波处理，并送给发动机数字控制器或飞机进行二次处理后，与发动机滑油磨粒异常告警阈值相比较，若检测到的检测信号值大于或等于检测信号异常电动势值时，发出告警信息，检测信号异常电动势值是根据试验得出的表示动力系统内重要零部件已经出现故障；而且告警信息可以使用声音和/或图像的形式进行显示，这样更容易将告警信息传输给相关人员，从而可以使相关人员采取相应的措施，从而能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，进而可以降低动力系统的安全隐患。
第四方面，本申请提供一种在线监测动力系统滑油磨粒方法，该方法包括：使用上述实施例中的在线监测动力系统滑油磨粒系统，监测动力系统中的滑油磨粒。
本实施例中，监测动力系统滑油磨粒时，通过采用上述实施例中的在线监测动力系统滑油磨粒系统进行检测，能及时发现动力系统中重要零部件的早期故障，并采取相应措施，进而可以降低动力系统的安全隐患。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述传感器包括：
中空的滑油流通管(1)，设置于动力系统内，用于滑油流通；所述滑油流通管(1)上沿其轴向依次设有第一激励线圈(4)、检测线圈(5)和第二激励线圈(6)，所述第一激励线圈(4)与所述第二激励线圈(6)的端部均连接有激励源；所述第一激励线圈(4)与所述第二激励线圈(6)在通入同一所述激励源的情况下，在所述检测线圈(5)中心处产生的感应电动势大小相等且反向相反；
检测线路，与所述检测线圈(5)连接，所述检测线路用于检测所述检测线圈(5)中心处感应电动势的大小和方向。
2.如权利要求1所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述第一激励线圈(4)与所述第二激励线圈(6)以所述检测线圈(5)的中心线为对称轴相互对称。
3.如权利要求2所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述第一激励线圈(4)和所述第二激励线圈(6)使用同一漆包线，且所述第一激励线圈(4)和所述第二激励线圈(6)的匝数相等、绕向相反以及沿所述滑油流通管(1)的轴向长度相等。
4.如权利要求1所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述传感器还包括安装在所述滑油流通管(1)上的多个阻隔件(3)，所述阻隔件(3)用于依次隔离所述第一激励线圈(4)、所述检测线圈(5)和所述第二激励线圈(6)。
5.如权利要求4所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述阻隔件(3)为绝缘塑料支架，所述滑油流通管(1)为陶瓷管。
6.如权利要求1-5任一项所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器，其特征在于，所述传感器还包括安装在所述滑油流通管(1)上的屏蔽外壳(2)，所述第一激励线圈(4)、检测线圈(5)和第二激励线圈(6)均位于所述屏蔽外壳(2)内，所述屏蔽外壳(2)用于屏蔽外界对所述第一激励线圈(4)、检测线圈(5)和第二激励线圈(6)的干扰。
7.一种在线监测动力系统滑油磨粒传感器的参数选择方法，其特征在于，所述方法包括：
获得滑油磨粒相对磁导率参数、激励电源电流参数和油液流速参数；
将所述滑油磨粒相对磁导率参数、所述激励电源电流参数和所述油液流速参数传输至感应电动势模型中；
基于所述感应电动势模型选取传感器的参数；其中，所述传感器为权利要求1-6中任一项所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器。
8.如权利要求7所述的在线监测动力系统滑油磨粒的参数选择方法，其特征在于，所述感应电动势模型，包括：
其中，Em表示检测线圈检测到输出的感应电动势，r表示滑油流通管内径参数，r1滑油磨粒半径参数，I表示激励电源电流参数，N表示检测线圈匝数参数，m表示第一激励线圈长度参数或第二激励线圈长度参数，n表示第一激励线圈远离检测线圈的侧边到第二激励线圈中心的距离参数，v表示油液流速参数，μ1表示滑油磨粒相对磁导率参数，μ0表示第一激励线圈相对磁导率参数或第二激励线圈相对磁导率参数。
9.一种在线监测动力系统滑油磨粒系统，其特征在于，所述系统包括：
如权利要求1-6中任一项所述的在线监测动力系统滑油磨粒传感器；
处理模块，与所述传感器电性连接，用于处理所述传感器传输的检测信号；
控制器，与所述处理模块电性连接，用于接收所述处理模块处理后的检测信号，还用于控制所述处理模块；
显示模块，与控制器电性连接，用于显示所述处理模块处理后的检测信号。
10.如权利要求9所述的在线监测动力系统滑油磨粒系统，其特征在于，所述系统还包括：
比对模块，设置于所述控制器内，用于对比检测信号值与告警阈值，所述检测信号值包括检测信号电动势值，所述告警阈值包括检测信号异常电动势值；
告警单元，设置于所述显示模块内，用于当所述检测信号电动势值大于或等于所述检测信号异常电动势值时，发出告警信息，所述告警信息包括声音信息和/或图像信息。
11.一种在线监测动力系统滑油磨粒方法，其特征在于，所述方法包括：
使用如权利要求9或10所述的在线监测动力系统滑油磨粒系统，监测动力系统中的滑油磨粒。
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| CN202210695694.XA CN115184448A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 在线监测动力系统滑油磨粒传感器及其参数选择方法 |
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