CN117129539A - 一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法，包括：补偿线圈，用于对原始的激励线圈进行补偿；补偿电路，用于将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；信号调理电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号。本发明使传感器输出信号在较大的放大倍数的情况下不失真，进而实现了大管径下微小金属颗粒的检测。
Description
技术领域
本发明涉及感应式油液磨屑传感器技术领域、补偿线圈技术领域，尤其是涉及一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法。
背景技术
机械设备在运行过程中都会产生摩擦和磨损，对这些摩擦和磨损进行有效的监测将有助于保持机械设备运行性能，并能够有效延长机械设备的使用寿命。机械设备在运行过程中，产生的金属磨屑会与润滑油一起在机械设备中流淌，而润滑油中金属屑末的尺寸、浓度以及产生的速率等参数可以客观反映出零部件的健康状况和磨损状况。因此，可以通过检测润滑油中金属屑末的参数来对设备的磨损状况进行监测。传统的贴谱检测法和光谱检测法都为非在线检测技术，不能够实时地对设备进行监测，对设备突发的状况不能及时有效检测出来，在工业应用中具有一定的局限性。在线检测技术中，由于感应式金属磨屑检测法结构简单、安装方便、抗干扰能力强以及能够区分铁磁性和非铁磁性金属颗粒等优点，科研工作者对此方法进行了大量的研究。但是感应式检测法在管径比较大的时候检测精度较低，而小管径、微通道的传感器在工程上的应用具有很大局限性，所以提高大管径的感应式传感器的检测精度是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法，目的是使传感器输出信号在较大的放大倍数的情况下不失真，进而实现了大管径下微小金属颗粒的检测；解决了感应式传感器由于加工误差等原因导致的其在较高的放大倍数情况下，输出信号会发生失真，影响传感器的采集精度的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，包括：
补偿线圈，用于对原始的激励线圈进行补偿；
补偿电路，用于将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
信号解调电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号；
所述补偿线圈通过将固定匝数的漆包线缠绕在陶瓷骨架上，并固定在其中一个激励线圈的外侧，与一组激励线圈进行耦合；
所述补偿电路通过移项电路、可控功率放大器搭建的电路对激励信号移项和调幅，并加载到所述补偿线圈上，使其平衡掉由于加工误差产生的不平衡磁场，进而平衡掉感应线圈输出的不平衡电压，其输出电压信号为：
；
输入到补偿线圈的信号幅值为：
；
为滑动变阻器RP3的阻值，/>为放大芯片U3的输出电压，/>为激励信号的电压，/>为加载到补偿线圈上的电压，/>为补偿线圈的阻抗；
所述补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、滑动变阻器RP1、滑动变阻器RP2、滑动变阻器RP3、放大芯片U1、放大芯片U2和放大芯片U3；
所述电阻R1的一端与所述滑动变阻器RP1的滑动端连接后接入激励信号Ve，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端和所述放大芯片U1的引脚2连接，所述电阻R2的另一端与所述放大芯片U1的引脚6、所述电阻R3的一端和所述滑动变阻器RP2的滑动端连接，所述滑动变阻器RP1的固定端与所述放大芯片U1的引脚3和所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述放大芯片U1的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U1的引脚7外接电源VCC，所述滑动变阻器RP2的固定端与所述放大芯片U2的引脚3和所述的电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端和所述放大芯片U2的引脚2连接，所述电阻R4的另一端与所述放大芯片U2的引脚6、所述电阻R5的一端和所述放大芯片U3的引脚3连接，所述放大芯片U2的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U2的引脚7外接电源VCC，所述电阻R5的另一端接地，所述放大芯片U3的引脚2与所述电阻R6的一端和所述滑动变阻器RP3的滑动端连接，所述电阻R6的一端接地，所述滑动变阻器RP3的固定端与所述放大芯片U3的引脚6和所述电阻R7的一端连接，所述放大芯片U3的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U3的引脚7外接电源VCC，所述电阻R7的另一端与所述补偿线圈的第一接线端口连接，所述补偿线圈的第二接线端口接地。
在一些实施例中，所述信号调理电路包括信号放大电路、自乘解调电路和带通滤波电路，用于通过信号放大电路对信号进行两次放大、通过自乘解调电路进行解调，再通过带通滤波电路去除高频分量，输出金属颗粒信号。
在一些实施例中，所述信号调理电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号，其放大倍数为：
R9、R11为反馈电阻，R8、R10为接地电阻；
所述信号放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、放大芯片U4、和放大芯片U5；
将两组串联的感应线圈的一端的输出信号接入到所述放大芯片U4的引脚3，并与所述电阻R8的一端和所述电阻R9的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端、所述放大芯片U4的引脚6和所述放大芯片U5的引脚3连接，所述电阻R10的另一端接地，所述电阻R11的另一端与所述放大芯片U5的引脚6连接后输出放大信号。
在一些实施例中，所述自乘解调电路包括乘法器芯片U6；
将所述放大芯片U5放大后的信号接入所述乘法器芯片U6的引脚1和引脚7，所述乘法器芯片U6的引脚2、引脚4和引脚8接地，所述乘法器芯片U6的引脚6外接电源VCC，所述乘法器芯片U6的引脚4外接电源VEE；所述乘法器芯片U6的引脚5输出解调后的信号。
在一些实施例中，所述带通滤波电路的中心频率为：
；
所述带通滤波电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、电容C4和放大芯片U7；
将所述乘法器芯片U6解调后的信号接入所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端与所述电容C3的一端、所述电容C4的一端和所述电阻R16的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的另一端与所述电阻R13的一端和所述放大芯片U7的引脚3连接，所述电阻R13的另一端接地，所述电阻R16的另一端与所述电阻R15的一端和所述放大芯片U7的引脚6连接，所述电阻R15的另一端与所述电阻R14的一端和所述放大芯片U7的引脚2连接，所述电阻R14的另一端接地，所述放大芯片U7的引脚7外接电源VCC，所述放大芯片U7的引脚4外接电源VEE，经过滤波后的金属颗粒信号通过所述放大芯片U7的引脚6输出。
一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈方法，包括如下步骤：
S1.通过补偿线圈对原始的激励线圈进行补偿；
S2.通过补偿电路将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
S3.通过基础信号调理电路将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号。
综上所述，本发明至少具有以下有益效果：
本发明补偿线圈和补偿电路结构简便，稳定性好，容易实现；由于金属磨屑通过传感器产生的信号为微伏级别的，需要经过较高倍数的放大后在进行解调处理才能被检测，而由于线圈在加工过程中存在的误差使得感应线圈存在着不平衡电压，这严重影响了解调电路的放大倍数，因此采用补偿线圈结合补偿电路对不平衡电压进行补偿，有效补偿掉了原有的不平衡电压，使得感应线圈输出电压经过5*104倍的放大后而不失真，实现微小金属磨屑信号的采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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为本发明中所涉及的用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统的示意图。
图2为本发明中所涉及的补偿线圈的示意图。
图3为本发明中所涉及的补偿电路的示意图。
图4为本发明中所涉及的信号调理电路的示意图。
图5为本发明中所涉及的信号放大电路的示意图。
图6为本发明中所涉及的自乘解调电路的示意图。
图7为本发明中所涉及的带通滤波电路的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，本实施例提供了一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，包括：
补偿线圈，用于对原始的激励线圈进行补偿；
补偿电路，用于将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
信号解调电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号；
所述补偿线圈通过将固定匝数的漆包线缠绕在陶瓷骨架上，并固定在其中一个激励线圈的外侧，与一组激励线圈进行耦合；
所述补偿电路通过移项电路、可控功率放大器搭建的电路对激励信号移项和调幅，并加载到所述补偿线圈上，使其平衡掉由于加工误差产生的不平衡磁场，进而平衡掉感应线圈输出的不平衡电压，其输出电压信号为：
；
输入到补偿线圈的信号幅值为：
；
为滑动变阻器RP3的阻值，/>为放大芯片U3的输出电压，/>为激励信号的电压，/>为加载到补偿线圈上的电压，/>为补偿线圈的阻抗；
所述补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、滑动变阻器RP1、滑动变阻器RP2、滑动变阻器RP3、放大芯片U1、放大芯片U2和放大芯片U3；
所述电阻R1的一端与所述滑动变阻器RP1的滑动端连接后接入激励信号Ve，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端和所述放大芯片U1的引脚2连接，所述电阻R2的另一端与所述放大芯片U1的引脚6、所述电阻R3的一端和所述滑动变阻器RP2的滑动端连接，所述滑动变阻器RP1的固定端与所述放大芯片U1的引脚3和所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述放大芯片U1的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U1的引脚7外接电源VCC，所述滑动变阻器RP2的固定端与所述放大芯片U2的引脚3和所述的电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端和所述放大芯片U2的引脚2连接，所述电阻R4的另一端与所述放大芯片U2的引脚6、所述电阻R5的一端和所述放大芯片U3的引脚3连接，所述放大芯片U2的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U2的引脚7外接电源VCC，所述电阻R5的另一端接地，所述放大芯片U3的引脚2与所述电阻R6的一端和所述滑动变阻器RP3的滑动端连接，所述电阻R6的一端接地，所述滑动变阻器RP3的固定端与所述放大芯片U3的引脚6和所述电阻R7的一端连接，所述放大芯片U3的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U3的引脚7外接电源VCC，所述电阻R7的另一端与所述补偿线圈的第一接线端口连接，所述补偿线圈的第二接线端口接地。
在一些实施例中，所述信号调理电路包括信号放大电路、自乘解调电路和带通滤波电路，用于通过信号放大电路对信号进行两次放大、通过自乘解调电路进行解调，再通过带通滤波电路去除高频分量，输出金属颗粒信号。
在一些实施例中，所述信号调理电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号，其放大倍数为：
R9、R11为反馈电阻，R8、R10为接地电阻；
所述信号放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、放大芯片U4、和放大芯片U5；
将两组串联的感应线圈的一端的输出信号接入到所述放大芯片U4的引脚3，并与所述电阻R8的一端和所述电阻R9的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端、所述放大芯片U4的引脚6和所述放大芯片U5的引脚3连接，所述电阻R10的另一端接地，所述电阻R11的另一端与所述放大芯片U5的引脚6连接后输出放大信号。
在一些实施例中，所述自乘解调电路包括乘法器芯片U6；
将所述放大芯片U5放大后的信号接入所述乘法器芯片U6的引脚1和引脚7，所述乘法器芯片U6的引脚2、引脚4和引脚8接地，所述乘法器芯片U6的引脚6外接电源VCC，所述乘法器芯片U6的引脚4外接电源VEE；所述乘法器芯片U6的引脚5输出解调后的信号。
在一些实施例中，所述带通滤波电路的中心频率为：
所述带通滤波电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、电容C4和放大芯片U7；
将所述乘法器芯片U6解调后的信号接入所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端与所述电容C3的一端、所述电容C4的一端和所述电阻R16的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的另一端与所述电阻R13的一端和所述放大芯片U7的引脚3连接，所述电阻R13的另一端接地，所述电阻R16的另一端与所述电阻R15的一端和所述放大芯片U7的引脚6连接，所述电阻R15的另一端与所述电阻R14的一端和所述放大芯片U7的引脚2连接，所述电阻R14的另一端接地，所述放大芯片U7的引脚7外接电源VCC，所述放大芯片U7的引脚4外接电源VEE，经过滤波后的金属颗粒信号通过所述放大芯片U7的引脚6输出。
一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈方法，包括如下步骤：
S1.通过补偿线圈对原始的激励线圈进行补偿；
S2.通过补偿电路将激励信号移项和调幅后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
S3.通过基础信号解调电路将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号。
本发明的技术构思如下：
如图1所示，本发明包括补偿线圈、补偿电路和信号解调电路等，通过线圈的不平衡电压进行补偿，提高基础信号解调电路对感应线圈输出信号的放大倍数，再经过自乘解调和滤波，最后输出可观测的电压信号。图1中，C为补偿线圈，E1为激励线圈1，E2为激励线圈2，S1为感应线圈1，S2为感应线圈2，Ce和Cs为谐振电容，Ve为激励信号（源）。
如图2所示，补偿线圈绕制在其中一个激励线圈的外侧，采用直径为0.2mm的漆包线进行绕制，总匝数为100匝（根据实际情况）绕制在定制的骨架上，补偿线圈的两端连接在补偿电路的输出端。
如图3所示，补偿电路，采用七个电阻、三个滑动变阻器、两个电容组成、两个放大芯片和一个THS3091芯片组成。
如图4所示，信号放大电路，采用四个电阻和两个放大芯片组成。
如图5所示，自乘解调电路，采用一个乘法器芯片组成。
如图6所示，带通滤波电路，采用五个电阻、两个电容和一个放大芯片组成。
综上，本发明提出了用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法，将应用到双激励双感应式结构传感器探头，其中两组激励线圈反向并联，两组感应线圈通向串联，串联后的感应线圈输出连接信号调理电路，理论上在没有金属颗粒通过传感器时两组感应线圈的感应电压幅值相等、相位相反，串联后的输出电压为零。但是，实际上由于加工误差的原因，使得两组线圈做不到完全对称，串联后的感应线圈的输出电压不为零，这严重影响了后期信号的放大。而且，这种加工误差是难以避免的，所以设计了一种补偿线圈的方法，将补偿线圈置于其中一个激励线圈的外侧，并加载与激励信号频率相同、方向和幅值根据实际加工误差来确定的补偿信号，用来补偿掉原有的不平衡电压，最终使得信号可以放大到5*104倍而不失真。最后通过解调电路对感应线圈输出的信号进行放大解调并输出金属颗粒信号，本发明用于双激励双感应式结构的感应式油液磨屑传感器上，可有效提高传感器的采集精度，实现大通径高流速下微小金属颗粒的在线检测；可应用到航空发动机滑油系统及其他机械设备润滑系统中金属磨屑的在线检测。
以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。
由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
应当注意的是，上述有关流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例有关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所申明的客体需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。
Claims (6)
1.一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，其特征在于，包括：
补偿线圈，用于对原始的激励线圈进行补偿；
补偿电路，用于将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
信号解调电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号；
所述补偿线圈通过将固定匝数的漆包线缠绕在陶瓷骨架上，并固定在其中一个激励线圈的外侧，与一组激励线圈进行耦合；
所述补偿电路通过移项电路、可控功率放大器搭建的电路对激励信号移项和调幅，并加载到所述补偿线圈上，使其平衡掉由于加工误差产生的不平衡磁场，进而平衡掉感应线圈输出的不平衡电压，其输出电压信号为：
；
输入到补偿线圈的信号幅值为：
；
为滑动变阻器RP3的阻值，/>为放大芯片U3的输出电压，/>为激励信号的电压，为加载到补偿线圈上的电压，/>为补偿线圈的阻抗；
所述补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、滑动变阻器RP1、滑动变阻器RP2、滑动变阻器RP3、放大芯片U1、放大芯片U2和放大芯片U3；
所述电阻R1的一端与所述滑动变阻器RP1的滑动端连接后接入激励信号Ve，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端和所述放大芯片U1的引脚2连接，所述电阻R2的另一端与所述放大芯片U1的引脚6、所述电阻R3的一端和所述滑动变阻器RP2的滑动端连接，所述滑动变阻器RP1的固定端与所述放大芯片U1的引脚3和所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述放大芯片U1的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U1的引脚7外接电源VCC，所述滑动变阻器RP2的固定端与所述放大芯片U2的引脚3和所述的电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端和所述放大芯片U2的引脚2连接，所述电阻R4的另一端与所述放大芯片U2的引脚6、所述电阻R5的一端和所述放大芯片U3的引脚3连接，所述放大芯片U2的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U2的引脚7外接电源VCC，所述电阻R5的另一端接地，所述放大芯片U3的引脚2与所述电阻R6的一端和所述滑动变阻器RP3的滑动端连接，所述电阻R6的一端接地，所述滑动变阻器RP3的固定端与所述放大芯片U3的引脚6和所述电阻R7的一端连接，所述放大芯片U3的引脚4外接电源VEE，所述放大芯片U3的引脚7外接电源VCC，所述电阻R7的另一端与所述补偿线圈的第一接线端口连接，所述补偿线圈的第二接线端口接地。
2.根据权利要求1所述的用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，其特征在于，所述信号调理电路包括信号放大电路、自乘解调电路和带通滤波电路，用于通过信号放大电路对信号进行两次放大、通过自乘解调电路进行解调，再通过带通滤波电路去除高频分量，输出金属颗粒信号。
3.根据权利要求2所述的用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，其特征在于，所述信号调理电路，用于将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号，其放大倍数为：
；
R9、R11为反馈电阻，R8、R10为接地电阻；
所述信号放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、放大芯片U4、和放大芯片U5；
将两组串联的感应线圈的一端的输出信号接入到所述放大芯片U4的引脚3，并与所述电阻R8的一端和所述电阻R9的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端、所述放大芯片U4的引脚6和所述放大芯片U5的引脚3连接，所述电阻R10的另一端接地，所述电阻R11的另一端与所述放大芯片U5的引脚6连接后输出放大信号。
4.根据权利要求3所述的用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，其特征在于，所述自乘解调电路包括乘法器芯片U6；
将所述放大芯片U5放大后的信号接入所述乘法器芯片U6的引脚1和引脚7，所述乘法器芯片U6的引脚2、引脚4和引脚8接地，所述乘法器芯片U6的引脚6外接电源VCC，所述乘法器芯片U6的引脚4外接电源VEE；所述乘法器芯片U6的引脚5输出解调后的信号。
5.根据权利要求4所述的用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统，其特征在于，所述带通滤波电路的中心频率为：
；
所述带通滤波电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C3、电容C4和放大芯片U7；
将所述乘法器芯片U6解调后的信号接入所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端与所述电容C3的一端、所述电容C4的一端和所述电阻R16的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的另一端与所述电阻R13的一端和所述放大芯片U7的引脚3连接，所述电阻R13的另一端接地，所述电阻R16的另一端与所述电阻R15的一端和所述放大芯片U7的引脚6连接，所述电阻R15的另一端与所述电阻R14的一端和所述放大芯片U7的引脚2连接，所述电阻R14的另一端接地，所述放大芯片U7的引脚7外接电源VCC，所述放大芯片U7的引脚4外接电源VEE，经过滤波后的金属颗粒信号通过所述放大芯片U7的引脚6输出。
6.一种用于感应式油液磨屑传感器的补偿线圈系统及方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.通过补偿线圈对原始的激励线圈进行补偿；
S2.通过补偿电路将激励信号移项、调幅和分压后加载到所述补偿线圈上，对所述补偿线圈进行驱动；
S3.通过信号调理电路将经过补偿后的感应线圈输出的信号进行放大、自乘解调和滤波处理后，输出金属颗粒信号。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101963570A (zh) * | 2010-05-17 | 2011-02-02 | 深圳市亚泰光电技术有限公司 | 快速检测润滑油中铁磁磨粒的装置和检测方法以及信号处理电路 |
| CN202947989U (zh) * | 2012-11-21 | 2013-05-22 | 内蒙古科技大学 | 螺旋电极电容传感器 |
| CN103217365A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 电子科技大学 | 一种在线油路磨粒监测装置 |
| CN103308431A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-18 | 桂林电子科技大学 | 用于在线监测油液金属磨粒的传感器及其应用方法 |
| CN203365278U (zh) * | 2013-06-05 | 2013-12-25 | 桂林电子科技大学 | 用于在线监测油液金属磨粒的传感器 |
| CN103916060A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-09 | 华中科技大学 | 一种多级电位补偿装置及失超检测装置 |
| CN107340544A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-11-10 | 北京理工大学 | 一种高灵敏度的微小金属颗粒在线检测系统及方法 |
| CN107589171A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-16 | 湖南挚新科技发展有限公司 | 油液管路中所含金属检测系统 |
| CN107589051A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-16 | 桂林电子科技大学 | 油液磨粒监测传感器 |
| CN108415089A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 安徽容知日新科技股份有限公司 | 一种油液金属颗粒检测装置 |
| WO2021237375A1 (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-02 | 浙江中欣动力测控技术有限公司 | 一种双线圈组滑油屑末在线监测系统 |
| CN115639116A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-01-24 | 南京航空航天大学 | 一种感应式油液磨粒传感器信号处理系统及方法 |
| CN116399763A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-07-07 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种电感式金属磨粒监测传感器 |
-
2023
- 2023-10-26 CN CN202311397873.6A patent/CN117129539B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101963570A (zh) * | 2010-05-17 | 2011-02-02 | 深圳市亚泰光电技术有限公司 | 快速检测润滑油中铁磁磨粒的装置和检测方法以及信号处理电路 |
| CN202947989U (zh) * | 2012-11-21 | 2013-05-22 | 内蒙古科技大学 | 螺旋电极电容传感器 |
| CN103217365A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 电子科技大学 | 一种在线油路磨粒监测装置 |
| CN103308431A (zh) * | 2013-06-05 | 2013-09-18 | 桂林电子科技大学 | 用于在线监测油液金属磨粒的传感器及其应用方法 |
| CN203365278U (zh) * | 2013-06-05 | 2013-12-25 | 桂林电子科技大学 | 用于在线监测油液金属磨粒的传感器 |
| CN103916060A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-09 | 华中科技大学 | 一种多级电位补偿装置及失超检测装置 |
| CN107340544A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-11-10 | 北京理工大学 | 一种高灵敏度的微小金属颗粒在线检测系统及方法 |
| CN107589051A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-16 | 桂林电子科技大学 | 油液磨粒监测传感器 |
| CN107589171A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-16 | 湖南挚新科技发展有限公司 | 油液管路中所含金属检测系统 |
| CN108415089A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 安徽容知日新科技股份有限公司 | 一种油液金属颗粒检测装置 |
| WO2021237375A1 (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-02 | 浙江中欣动力测控技术有限公司 | 一种双线圈组滑油屑末在线监测系统 |
| CN115639116A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-01-24 | 南京航空航天大学 | 一种感应式油液磨粒传感器信号处理系统及方法 |
| CN116399763A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-07-07 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种电感式金属磨粒监测传感器 |
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|---|---|
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