CN202947989U - 螺旋电极电容传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋电极电容传感器。其包括有绝缘管道、螺旋电极、屏蔽罩、法兰和引出电极，其中螺旋电极呈螺旋的缠绕在绝缘管道外壁上，绝缘管道置于屏蔽罩内部，在屏蔽罩两端设有法兰，在屏蔽罩相对侧分别设有一个引出电极，且引出电极穿过屏蔽罩与螺旋电极接触。优点在于：具有均匀的测量敏感场，克服了敏感场非线性产生的测量误差；并且该传感器的灵敏度随着在测量管道直径和长度的增大而增大。

Description

螺旋电极电容传感器

技术领域：

本实用新型涉及一种螺旋电极电容传感器，属于油液监测领域。

背景技术：

在现代机械设备维修管理体制中，状态监测技术是实现预防维修的重要手段。由于润滑油的状况与机械设备的工况息息相关，因而油液监测技术就成为一种重要而有效的手段。积极开展油液监测技术的研究和应用工作，能有力地推动机械设备维修制度的进展，由传统的维修方式转变为基于状态监测与故障诊断的视情检验和有计划的维修保养。大量的资料表明，摩擦和磨损是影响机械设备工作可靠性和使用寿命的主要原因。磨粒是设备内部摩擦副磨损的必然产物，也是润滑油液污染的主要来源，磨粒的产生会加重摩擦副的磨损甚至会产生更大的磨粒。悬浮于润滑系统油液中的磨损微粒，则是反映设备内部磨损状况(程度、部位和类型)的重要信息载体。在油液监测技术中，对油液中的固体颗粒污染物进行监测尤为重要。通过对油液中颗粒污染物的监测，可以确定合理的换油周期，并且能及时预报潜在故障从而避免灾难性损坏，或者使处于正常运转的设备减少不必要的维修，减少停机时间从而大大节约维修费(25％～50％)。

近年来，西方发达国家利用先进的电子技术和信号处理技术，研制了多种新型嵌入式油液分析传感器，并在此基础上，针对各种不同类型的设备，开发了许多油液监控系统，一定程度上实现了在线分析和实时监控。目前，国外利用电介质的介电常数来做油液监测，主要是监测油液中的水分相对含量。美国颇尔公司和美海航司令部联合研制了新型薄膜聚合体电容水分传感器，可直接测量水分的相对含量。此外，国外还开展了油液磨屑监测。波音777使用的GE90超高涵道比涡扇发动机，是第1个装有电子磨屑监测系统的商用航空发动机。实际应用表明，在最大发动机转速下，电子磨屑监测系统捕获轴承转动疲劳类磨屑的效率高达90％(传统磁塞的捕获率低于30％)，而且虚警率低。因此针对油液磨屑监测是目前的研究趋势。

在国内油液监测领域，西安交大润滑理论与轴承研究所主要研究集中在油液铁谱分析仪。南京航空航天大学民航学院针对航空发动机污染油液内的颗粒研究了图像在线监测系统。设备均采用光学仪器及图像处理，设备复杂，价格昂贵，国防科技大学温熙森等及沈阳理工大学刘凯、巴鹏等人用电容传感器研究了油液磨屑监测检测方法，但还存在提高测量精度的问题。虽然各国的研究机构和相关公司都做了很多油液监控技术的研究，也开发了一些实用油液监控系统，但从目前的国内应用情况看，还面临着诸多问题有待解决和进一步研究。

目前有一种用平板电容、金属圆柱筒电容、三金属圆柱差动电容三种结构的电容对油液磨粒进行检测试验。存在的问题是：金属极板容易沾粘油污，影响测量准确度。而且用实验的方法筛选传感器结构及参数的效率低并且结果并不理想。还有一种是绝缘管外半圆形极板电容器。优点是采用了非亲油材料作为测量管，解决了沾粘油污问题。其缺点是敏感场存在非线性，影响测量准确程度。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有足够的灵敏度和准确度，便于安装，不破坏原有的油液循环系统，使油液在电容器中实时更新，确保监测结果实时性良好的一种螺旋电极电容传感器。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种螺旋电极电容传感器其包括有绝缘管道、螺旋电极、屏蔽罩、法兰和引出电极，其中所述螺旋电极呈螺旋的缠绕在绝缘管道外壁上，所述绝缘管道置于所述屏蔽罩内部，在所述屏蔽罩两端设有所述法兰，在所述屏蔽罩相对侧分别设有一个所述引出电极，且所述引出电极穿过所述屏蔽罩与所述螺旋电极接触。

所述的一种螺旋电极电容传感器，所述绝缘管道为2～3厘米。

所述的一种螺旋电极电容传感器，所述传感器长度至少为10厘米。

本实用新型的优点在于：本实用新型具有均匀的测量敏感场，克服了敏感场非线性产生的测量误差；并且该传感器的灵敏度随着在测量管道直径和长度的增大而增大。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记：绝缘管道1、螺旋电极2、屏蔽罩3、法兰4，引出电极5。

具体实施方式：如图1、图2所示，一种螺旋电极电容传感器其包括有绝缘管道1、螺旋电极2、屏蔽罩3、法兰4和引出电极5，其中螺旋电极2呈螺旋的缠绕在绝缘管道1外壁上，绝缘管道1置于屏蔽罩3内部，在屏蔽罩3两端设有法兰4，在屏蔽罩3相对侧分别设有一个引出电极5，且引出电极5穿过屏蔽罩3与螺旋电极2接触。绝缘管道1为2～3厘米，传感器长度可以达到10厘米左右利于增大电容及电容的变化量，便于测量。

使用方法：

(1)利用参比电容和差动测量方法提高电容测量的抗干扰能力

制作一个同尺寸的参比电容，内部只装入干净的润滑油，并与测量电容感受同样温度，应用同样的采样线路，采集其差动电容，可以克服寄生电容、温度的影响，提高测量精度。

(2)利用电容测量芯片PCAPO1和单片机完成电容测量任务。

(3)通过实验分析、数据处理，阐明润滑油中磨粒、水分对其介电特性的影响，证明基于电容方法监测润滑油的科学性和实用性，建立基于介电常数测量的润滑油监测模型。

Claims (3)

1.一种螺旋电极电容传感器，其特征在于，其包括有绝缘管道(1)、螺旋电极(2)、屏蔽罩(3)、法兰(4)和引出电极(5)，其中所述螺旋电极(2)呈螺旋的缠绕在绝缘管道(1)外壁上，所述绝缘管道(1)置于所述屏蔽罩(3)内部，在所述屏蔽罩(3)两端设有所述法兰(4)，在所述屏蔽罩(3)相对侧分别设有一个所述引出电极(5)，且所述引出电极(5)穿过所述屏蔽罩(3)与所述螺旋电极(2)接触。 

2.根据权利要求1所述的一种螺旋电极电容传感器，其特征在于，所述绝缘管道(1)为2～3厘米。 

3.根据权利要求1所述的一种螺旋电极电容传感器，其特征在于，所述传感器长度至少为10厘米。