CN204831972U - 一种在线镶嵌式成像励磁传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线镶嵌式成像励磁传感器，包括成像装置、励磁装置、透光片及安装固件；透光片位于成像装置的光路中心，透光片还位于励磁装置通电后所产生的磁场中；所述在线镶嵌式成像励磁传感器通过所述安装固件密封地固定嵌入到能与被监测机械装备流体相接触的外壳部位，所述透光片与被监测机械装备的流体相接触。本实用新型利用励磁方式将磁性金属颗粒吸附在同一平面上，且磁性颗粒不会堆积，也不存在油膜折射等影响颗粒成像的现象，获取颗粒后无需停油进行观察，工作性能好、安装方便，通过对一定周期内颗粒的监测和识别分析，能判断出机械设备的磨损情况和运行状态。

Description

一种在线镶嵌式成像励磁传感器

技术领域

本实用新型涉及机械装备摩擦润滑系统的状态监测与故障诊断技术，具体涉及一种在线镶嵌式成像励磁传感器。

背景技术

机械设备在运行过程中，必然会由于部件表面间的摩擦而产生磨损。随着运行时间的增长，磨损量也逐步增多。零部件间过量的磨损就会导致各种恶性事件的发生。据统计，在一般零件的失效形式中，磨损失效几乎占了80％。因此，掌握和了解机械装备内部的部件磨损情况至关重要。

目前，用于监测上述机械装备部件磨损情况的铁谱技术，出现于20世纪70年代，是用于采集并分析流体，特别是油液中颗粒的一种方法。铁谱技术通过对在用润滑油中的铁磁性颗粒进行沉积和分析，监测设备的运行状态与磨损趋势，判断磨损机理，实现装备早期故障预防，减少故障损失，具有性能稳定、可靠、抗干扰能力强等优点。铁谱技术运用于油液监测技术中，分为离线和在线监测技术。离线监测技术是一种非实时监测方式，需要将设备润滑油送到实验室，使用分析仪制成谱片后在显微镜下人工分析，或使用直读仪获取有序沉积颗粒的特征数值；这个过程油液耗损量大，油液取样过程控制严格，代表性油样获取难度大、分析周期长，各环节受到人的影响因素多，分析结果实时性，客观性和准确性难以保证。在线监测技术则是在不停机状态下，对润滑油中的颗粒进行连续自动取样，并进行相应的信号处理，在线实时有效地捕捉设备磨损信息，分析判断装备的工作状态，以克服人为因素影响和由此产生的状态节点判断，磨损信息量可信度高。

但在现有的铁谱技术里，在线监测仪会出现严重的颗粒堆积，很难判断出颗粒的大小，只能大概地根据遮光的阴影面积进行分析，在获取到颗粒后需停油进行观察，且隔着空气及厚薄不一的油膜折射，会改变颗粒的外观成像，颗粒的颜色及纹理不能清晰地成像在成像装置上。现有的铁谱技术还存在调焦不方便使得成像容易出现模糊的现象。

发明内容

本实用新型为解决现有铁谱技术所存在的技术问题，提出一种在线镶嵌式成像励磁传感器，磁性颗粒不会堆积，也不存在油膜折射等影响颗粒成像的现象，获取颗粒后无需停油进行观察，工作性能好、安装方便，通过对一定周期内颗粒的监测和识别分析，能判断出机械设备的磨损情况和运行状态。

本实用新型采用如下技术方案：一种在线镶嵌式成像励磁传感器，包括成像装置、励磁装置、透光片及安装固件；透光片位于成像装置的光路中心，透光片还位于励磁装置通电后所产生的磁场中；所述在线镶嵌式成像励磁传感器通过所述安装固件密封地固定嵌入到能与被监测机械装备流体相接触的外壳部位，所述透光片与被监测机械装备的流体相接触。

所述成像装置包括依次连接的成像器件、滤光片、透镜组和反射光源。所述透镜组上设有调焦机构。所述调焦机构为螺纹传动机构、蜗轮蜗杆机构、丝杠螺纹机构、凸轮传动机构或者直线电机传动机构。

所述透光片位于透镜组的光路中心。

所述励磁装置包括吸附部件、铁芯及线圈，吸附部件紧贴固定在透光片的上表面，吸附部件与铁芯连接，线圈缠绕在铁芯上。

所述吸附部件设有两组，铁芯也设有两组，每组吸附部件分别连接着一组铁芯，每组铁芯上均缠绕有线圈；透光片位于两组吸附部件之间的中心位置。

所述安装固件为安装螺纹或法兰。

本实用新型对诸如齿轮箱等机械装备油槽内的颗粒进行在线实时、连续监测，消除了离线监测人为不确定性影响因素和离线取样检测分析时间滞后的缺点。采用本实用新型的技术方案后，通过流体(如油液)中的磁性颗粒可以沉积在同一平面上，吸附部件紧贴在接触油液的透光片内表面，线圈通电在吸附部件产生磁场，使油液中的磁性颗粒克服重力及推力，被磁力吸附到透光片的外表面。与现有技术相比，本实用新型在线镶嵌式成像励磁传感器，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型在监测过程中，通过流体(如油液)中的磁性颗粒可以沉积在同一平面上，被吸附到透光片外表面的磁性颗粒可不需要停止油液的流动进行观察，由于运动中的油液能保持油液与颗粒的相对稳定性，从而可以避免颗粒在沉积面上扎堆沉积；此外，也不存在油膜折射等影响颗粒成像的现象，获得的图像清晰准确。

2、控制励磁磁力的大小，可获得不同尺寸大小的磁性颗粒。

3、采用操作方便、结构紧凑的调焦机构，能快速调试并准确呈现颗粒的清晰图像。调焦机构可以调节透镜组的位置，改变透镜组与透光片、透镜组与成像器件的距离；调焦机构还能调节透镜组和成像器件的位置，改变透镜组和成像器件与透光片的距离。经过调焦机构定焦观察及反射光源的补光后，成像装置获取油液中透光片下的磁性金属颗粒图像。这些实时图像可以用于监测油液和机械的运行状况，必要时分析判断出相应的设备故障。

4、本实用新型通过螺纹、法兰等方式牢固镶嵌在能与设备油液接触的外壳部位，密封性好，易于装卸。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型可用的调焦机构，其中图2(a)示意了螺纹传动机构，图2(b)示意了涡轮蜗杆机构，图2(c)示意了直线电机传动机构。

其中，1为成像器件；2为滤光片；3为透镜组；4为铁芯；5为线圈；6为安装螺纹；7为吸附部件；8为透光片；9为调焦机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

参考图1，本实用新型在线镶嵌式成像励磁传感器主要包括透光片8、绕有线圈5的铁芯4、成像器件1、滤光片2、透镜组3、反射光源、吸附部件7及安装固件，其中线圈5、铁芯4和吸附部件7组成励磁装置；成像器件1、滤光片2、透镜组3及反射光源依次连接构成成像装置，成像装置负责对采集到的图像信息进行分析处理，获得清晰的颗粒图像。透镜组3包括一片或多片透镜，用于放大颗粒图像；而滤光片2用于过滤图像颜色。

与机械设备的流体相接触的是透光片8，吸附部件7紧贴固定在透光片8的上表面。在本实施例中，吸附部件7设有两组，即左右吸附部件；相应地，铁芯4也设有两组，左右吸附部件分别连接着一组铁芯，每组铁芯上均绕有线圈。透镜组3的光路中心对准两组吸附部件之间的中心位置及成像器件1的中心位置；透光片8位于透镜组3的光路中心，即位于两组吸附部件之间的中心位置，同时位于励磁装置通电后所产生的磁场中。

透光片8和吸附部件7用于吸附采集自然流动的油液中的磁性颗粒，不仅有助于颗粒在吸附部件7的作用下按磁感线分布，也有助于成像装置记录颗粒的图像。最终获得这一周期内颗粒的数量、大小、形状，以判断机械装备(如齿轮箱)的磨损情况。监测周期完毕后，释放磁力，颗粒在油液的流动作用下重新回到油液中。吸附部件在线圈通电的作用下，能吸引流体中的磁性金属颗粒，断电后便释放所吸附的磁性金属颗粒回到油液中，如此往复循环；在这个检测周期内，不需要特别增加油液流经的管道，对于监测的位置要求也不高，对正常运作的机械和油液更没有任何影响。透光片8在可见光范围内，透光率可达90％以上；透光片的厚度为0.2-3mm，尽可能薄，可选取0.5mm的厚度。

吸附部件设置两组并不是本实用新型的必要技术特征；相应地，与其相连的缠有线圈的铁芯设置两组也不是本实用新型的必要技术特征。即，吸附部件及铁芯的数量，并不构成对本实用新型技术方案的限定。实质上，在本实用新型只是要求吸附部件与绕有电感线圈的铁芯连接，透光片位于电感线圈通电后所产生的磁场中，从而使磁性颗粒有效地被吸附到透光片下方，便于成像装置获取磨粒的图像。且两组吸附部件之间的中心位置与透镜组和成像器件中心在同一光路上。

安装固件用于将本实用新型密封地固定嵌入到机械装备的外壳部位，且能够与机械装备的流体相接触。本实施例中，安装固件采用安装螺纹6，将在线镶嵌式成像励磁传感器镶嵌在机械设备中，例如油槽内，方便装卸、密封性能好；也可以采用法兰代替安装螺纹来镶嵌固定。

成像装置的透镜组上设有调焦机构9，如图2所示。调焦机构可以有许多种调焦方式供选择，可选用螺纹传动机构、蜗轮蜗杆机构、丝杠螺纹机构、凸轮传动机构或者直线电机传动机构等，图2(a)示意了螺纹传动机构，图2(b)示意了涡轮蜗杆机构，图2(c)示意了直线电机传动机构。调焦机构的作用是在调节完毕后将透镜组3进行固定，在获取图像时拍摄静态图像。如在使用过程中收到环境因素影响而出现微小的焦距移动，可对调焦机构进行微调。

上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，包括成像装置、励磁装置、透光片及安装固件；透光片位于成像装置的光路中心，透光片还位于励磁装置通电后所产生的磁场中；所述在线镶嵌式成像励磁传感器通过所述安装固件密封地固定嵌入到能与被监测机械装备流体相接触的外壳部位，所述透光片与被监测机械装备的流体相接触。

2.根据权利要求1所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述成像装置包括依次连接的成像器件、滤光片、透镜组和反射光源。

3.根据权利要求2所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述透镜组上设有调焦机构。

4.根据权利要求3所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述调焦机构为螺纹传动机构、蜗轮蜗杆机构、丝杠螺纹机构、凸轮传动机构或者直线电机传动机构。

5.根据权利要求2所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述透光片位于透镜组的光路中心。

6.根据权利要求1所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述励磁装置包括吸附部件、铁芯及线圈，吸附部件紧贴固定在透光片的上表面，吸附部件与铁芯连接，线圈缠绕在铁芯上。

7.根据权利要求6所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述吸附部件设有两组，铁芯也设有两组，每组吸附部件分别连接着一组铁芯，每组铁芯上均缠绕有线圈；透光片位于两组吸附部件之间的中心位置。

8.根据权利要求1所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述安装固件为安装螺纹或法兰。

9.根据权利要求1所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述透光片的透光率达90％以上。

10.根据权利要求2所述的在线镶嵌式成像励磁传感器，其特征在于，所述透镜组包括一片或多片透镜。