CN207502347U - 一种磁感应颗粒检测装置 - Google Patents

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聂泳忠
张中萍
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Abstract

本实用新型提供一种磁感应颗粒检测装置,所述检测装置包括信号检测系统、检测管道、激励线圈,以及正偶数个感应线圈,所述激励线圈与所述信号处理系统连接并绕制于所述检测管道上;所述感应线圈均与所述信号处理系统连接,依次并彼此反向绕制于所述激励线圈上。通过该装置,能够方便制备安装、能够提高检测精度。

Description

一种磁感应颗粒检测装置
技术领域
本实用新型涉及检测设备领域,尤其涉及一种磁感应颗粒检测装置。
背景技术
目前,检测金属颗粒所采用的方法有多种,其中利用电磁感应原理检测金属颗粒是一种较常用的方法。具体来说,通常的应用电磁感应原理检测金属颗粒的装置往往采用两反向绕制的励磁激励线圈作为激励源,产生两强度相同方向相反的磁场,在无磁场扰动的情况下,两线圈中间的净磁场为零;在中间绕制一感应磁场变化的感应线圈,用于感应金属颗粒造成的磁场扰动。
虽然这种装置能够实现金属颗粒的电磁检测,但是该装置仍存在以下缺陷:
(1)为了建立磁场平衡和感应金属颗粒磁场信号,需要两个反向的激励线圈,一个感应线圈,其设计使传感器长度较长,不利于实际的设计制备和安装使用;
(2)仅采用一个磁感线圈,在使用电磁感应进行磁场平衡时,激励线圈(励磁线圈)外部的磁场衰减比较明显,小颗粒物在激励线圈上产生的磁场扰动,反应在外部的感应线圈上时,往往已经衰减了很多,故对微小颗粒物的检测精度不足,影响检测效果。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型所解决的技术问题是提供一种能够方便制备安装、能够提高检测精度的磁感应颗粒检测装置。
为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案内容具体如下:
一种磁感应颗粒检测装置,所述检测装置包括信号检测系统、检测管道、激励线圈,以及正偶数个感应线圈,所述激励线圈与所述信号处理系统连接并绕制于所述检测管道上;所述感应线圈均与所述信号处理系统连接,依次并彼此反向绕制于所述激励线圈上。在现有的电磁感应检测颗粒物的装置技术方案中,安装的方式通常是需要两个反向的励磁激励线圈,一个感应线圈,两个激励线圈反向外绕制在管道两端,感应线圈绕制在两激励线圈中间。而在本技术方案中,该装置的激励线圈外绕制感应线圈的设置方式,能够达到安装方便,并且使得传感器整体长度大大缩短的效果,便于制备和使用。
激励线圈与信号检测系统连接,信号检测系统会在激励线圈两端输入一个正弦交变信号,产生一个交变磁场,驱动感应线圈。另外,将感应线圈绕制在所述检测管道上,能够检测颗粒物的情况,不需要将传感器直接接触管内的液体,使得测试更为方便。
为实现提高检测精度的效果,发明人在本实用新型方案中采用了正偶数个磁感线圈的方案。在以往的技术方案中,磁感线圈通常情况下只采用一个进行绕制。虽然采用一个磁感线圈看似节省了成本,但实际上由于感应线圈位于两个激励线圈的中间,感应颗粒物通过激励线圈产生的磁场扰动;而感应线圈在离激励线圈较远,往往造成磁场衰减较大,造成测得感应的颗粒物的大小精度不足。
而在本技术方案中,采用了激励线圈,以及正偶数个的感应线圈进行对激励线圈的绕制,以确保检测精度。所述激励线圈用于产生磁场,因此优选用一个激励线圈进行绕制。而采用正偶数个感应线圈,例如两个,或者说一组感应线圈,可以适应于发明人随后设定的算法,依靠观测及输入通过两个感应线圈所得的磁场变化情况,计算金属颗粒的浓度。
所述感应线圈依次绕制于所述激励线圈上。这种设置方式能够快速的检测到颗粒物通过感应线圈时产生的磁场扰动,达到检测金属微粒物的功能。
所述感应线圈反向绕制在所述激励线圈上。由于两个感应线圈距离较近,所处环境可认为一致,能够在复杂、恶劣的环境下抑制温度漂移、电磁干扰,提高信号稳定性,进一步提高系统性能。
需要说明的是,一个线圈指的是一段两端与信号检测系统连接并绕制于检测管道的线圈。
需要说明的是,所述依次绕制指的是在检测管道方向上,,例如两个感应线圈其中一个绕制完成后,在该方向的下一个位置绕制另一个感应线圈,即感应线圈每个之间不互相重合绕制于检测管道,而是各自独立绕制于所述检测管道上。
需要说明的是,所述反向绕制指的是两感应线圈在绕制时,彼此不重合地绕制于激励线圈外,方向上一个采用顺时钟绕制,另一个采用逆时针绕制。
需要说明的是,这里所指的检测颗粒物,是指通过电磁感应的方式将如金属颗粒物进行检测,检测其流动的情况,便于进一步分析液体中金属颗粒物的浓度等数据。
需要说明的是,所述信号检测系统是用于检测电磁感应情况,在一种可选的实施方式中,其包括控制电路板、信号输出端口等。应当不限于信号检测系统的组成方式,只要能够检测感应线圈电磁变化的机构均应被视为属于信号检测系统。
优选地,所述感应线圈的数量为两个或四个或六个。
为使安装制造成本和确保检测精度达到最优的平衡,会优选将感应线圈的数量设置为两个。
又或者,将感应线圈的数量设置为四个或六个等,可以在测量过程中进行多次测量求平均值,能提高检测的可靠性。
优选地,所述激励线圈为两个或多个,各个激励线圈同向绕制于所述检测管道上。
需要说明的是,所述同向绕制指的是各个激励线圈均顺时针或均逆时针绕制与所述检测管道之上。通过这种方式的设置,可以加大磁场强度,同时通过同向绕制的方式可以防止激励线圈之间的互相干扰,影响磁场的稳定性。
优选地,所述激励线圈和/或感应线圈采用至少一层的方式进行绕制。
激励线圈和/或感应线圈采用至少一层(即多层)绕制的方式,能进一步使激励线圈产生的磁场强度增强,感应线圈上产生的信号更加明显,有利于提高金属颗粒物的检测精度。
优选地,所述检测管道的材质是非导磁材料;进一步优选地,所述检测管道的材质是不锈钢材质。
管道材质为不导磁材质,是为了更准确的测得金属颗粒物在激励线圈上产生的磁场扰动。在测试过程中需要尽量保证激励线圈产生的磁场从管道中间通过,提高管道中的磁场强度。更优选采用不导磁的不锈钢材质,可满足要求,但不限于此材质。
优选地,所述激励线圈和所述感应线圈之间还设置有隔环套筒;进一步优选地,所述隔环套筒的材质是非导磁材料。
在激励线圈与感应线圈之间加装一个隔环套筒,用于隔离激励线圈与感应线圈。这里选用不导磁材料,主要用于生产制作过程中激励线圈与感应线圈绕制的隔离,在感应金属微粒物产生磁场扰动的过程中,尽量减少感应线圈与激励线圈之间的磁场损耗,有利于提高金属颗粒物的检测精度,故在此处选用不导磁材质;同时作为感应线圈绕制的骨架,能够提高感应线圈绕制的平整度。
优选地,所述感应线圈外还设有屏蔽环。
在感应线圈之外设置有屏蔽环可以隔离外部的磁场,抗外部磁场的干扰,使得检测结果更准确,检测效果更好。
与现有技术相比,本实用新型的磁感应颗粒检测装置的有益效果在于:
1、本装置的激励线圈外绕制有感应线圈,能够达到安装方便,并且使得传感器整体长度大大缩短的效果,便于制备和使用;
2、本装置的感应线圈绕制在所述检测管道上,能够检测测量颗粒物的情况,不需要将传感器直接接触管内的液体,使得测试更为方便;
3、本装置采用了至少两个的感应线圈进行对激励线圈的绕制,以确保检测精度;
4、本装置采用在激励线圈与感应线圈之间加装一个隔环套筒,用于隔离激励线圈与感应线圈,减少感应线圈与激励线圈之间的磁场损耗;同时作为感应线圈绕制的骨架,能够提高感应线圈绕制的平整度;
5、本装置在感应线圈之外设置有屏蔽环可以隔离外部的磁场,抗外部磁场的干扰,使得检测结果更准确,检测效果更好。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型磁感应颗粒检测装置第一种较优选实施方式的剖面结构示意图;
图2为本实用新型磁感应颗粒检测装置第二种较优选实施方式的剖面结构示意图;
图3为图2中A区域的局部扩大示意图;
图4为本实用新型磁感应颗粒检测装置进行电磁感应测试的原理示意图;
图5为图4原理示意图对应的电压输出变化曲线图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下:
实施例1
如图1所示,是本实用新型磁感应颗粒检测装置第一种较优选实施方式的剖面结构示意图;该检测装置包括信号检测系统1、检测管道2、一个激励线圈3,以及两个感应线圈(分别为第一感应线圈4和第二感应线圈5),所述激励线圈与所述信号处理系统连接并绕制于所述检测管道上;所述感应线圈均与所述信号处理系统连接,依次并彼此反向绕制于所述激励线圈上。
以上为本技术方案的其中一种优选实施方式。此基础实施方式中具有以下
有益效果:
(1)该装置的激励线圈外绕制感应线圈的设置方式,能够达到安装方便,并且使得传感器整体长度大大缩短的效果,便于制备和使用;
(2)将感应线圈绕制在所述检测管道上,能够检测测量颗粒物的情况,不需要将传感器直接接触管内的液体,使得测试更为方便;
(3)感应线圈依次绕制于所述激励线圈上,能够快速的检测到颗粒物通过感应线圈时产生的磁场扰动,达到检测金属微粒物的功能;
(4)感应线圈反向绕制在所述激励线圈上,由于两个感应线圈距离较近,所处环境可认为一致,能够在复杂、恶劣的环境下抑制温度漂移、电磁干扰,提高信号稳定性,进一步提高系统性能。
在本实施例中,所述激励线圈的数量为一个,用于产生磁场。在其他实施方式中,激励线圈的个数也可以是两个或多个,但需要同向绕制,以防止磁场的相互干扰,影响测量效果。
在本实施例中,所述感应线圈的数量为两个。通过这种设置方式,可以有效提高检测精度,使得检测效果更加良好。或者在其他实施方式中,所述感应线圈的数量为偶数个,例如四个,六个或更多个,一方面能够达到同样检测的效果,另一方面可以通过进行多次测量求取平均值的方式提高检测的可靠性。
在本实施例中,所述检测管道的材质采用的是非导磁材料;更具体地,所述检测管道的材质是不锈钢材质。管道材质采用不导磁材质,是为了更准确的测得金属颗粒物在激励线圈上产生的磁场扰动。在测试过程中需要尽量保证激励线圈产生的磁场从管道中间通过,提高管道中的磁场强度。更优选采用不导磁的不锈钢材质,可满足要求,但不限于此材质。
实施例2
如图2所示是本实用新型磁感应颗粒检测装置第二种较优选实施方式的结构示意图;本实施例与上述实施例1的区别在于:如图3所示,该检测装置中所述激励线圈和所述感应线圈之间还设置有隔环套筒6,亦即,所述激励线圈外套有一隔环套筒,所述感应线圈绕制于所述隔环套筒之上。以及,所述感应线圈外还设有一屏蔽环7。
上述两个技术方案可以一并实施,也可以只实施一个,视乎需要而定。在本实施例中两个方案均实施,即设有隔环套筒以及屏蔽环,为更加优选的实施方式。
设有隔环套筒,一方面主要用于生产制作过程中激励线圈与感应线圈绕制的隔离;另一方面隔环套筒可以同时作为感应线圈绕制的骨架,能够提高感应线圈绕制的平整度。作为更进一步的优选,所述隔环套筒选用不导磁材料,在感应金属微粒物产生磁场扰动的过程中,尽量减少感应线圈与激励线圈之间的磁场损耗,有利于提高金属颗粒物的检测精度,故在此处选用不导磁材质。
设有屏蔽环,其作用在于在感应线圈之外设置有屏蔽环可以隔离外部的磁场,抗外部磁场的干扰,使得检测结果更准确,检测效果更好。
下面结合图4和图5,以上述实施例中的设置方式为例,对本装置的实施原理说明如下:
通过在激励线圈两端输入一个正弦交变信号,能产生一个交变磁场;在交变磁场的作用下,感应线圈两端能产生交变信号。
根据材料的导磁性,可以将金属材料大致区分为抗磁质(<1)、顺磁质(>1)和铁磁质(>>1)。其中,抗磁材料使磁场变弱,顺磁材料使磁场变强,铁磁材料大大增加磁场强度。在电路上,将两感应线圈的反向输出端相连,测得另外两端的输出信号。当无金属颗粒经过激励线圈内部时,两感应线圈的感应信号反向抵消,系统整体输出为零。当金属颗粒(铁磁质材料)从左往右通过激励线圈内部时,分为如下几个过程:
(1)金属颗粒物进入第一感应线圈的过程中,第一感应线圈变化较为敏感,电压值先升高,而第二感应线圈变化较为缓慢,此时感应线圈两端输出一个上升的正电压;
(2)随着金属颗粒物向中间靠近,第二感应线圈也受到影响,此时第一感应线圈产生的电压慢慢被第二感应线圈产生的电压平衡,逐渐下降,在第一感应线圈与第二感应线圈中间时降为0;
(3)金属颗粒物穿过第一感应线圈,进入到第二感应线圈,此时第二感应线圈的电压值高于第一感应线圈,出现一个负电压,且电压幅值不断变大;
(4)当颗粒物经过第二感应线圈,流出的过程中,对第二感应线圈造成的影响慢慢减弱,电压幅值慢慢下降,再穿出第二感应线圈一定距离后趋近于0。
依据电磁感应原理,当金属颗粒物从左往右经过滑油管道时,传感器设备能检测出一个类似正弦波的信号,其幅值正比于颗粒物的大小,周期正比于颗粒物的流速,从而计算出流速。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式,不能以此来限定本实用新型保护的范围,本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述检测装置包括信号检测系统、检测管道、激励线圈,以及正偶数个感应线圈,所述激励线圈与所述信号处理系统连接并绕制于所述检测管道上;所述感应线圈均与所述信号处理系统连接,依次并彼此反向绕制于所述激励线圈上。
2.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述感应线圈的数量为两个或四个或六个。
3.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述激励线圈为两个或多个,各个激励线圈同向绕制于所述检测管道上。
4.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述激励线圈和/或感应线圈采用至少一层的方式进行绕制。
5.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述检测管道的材质是非导磁材料。
6.如权利要求5所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述检测管道的材质是不锈钢材质。
7.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述激励线圈和所述感应线圈之间还设置有隔环套筒。
8.如权利要求7所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述隔环套筒的材质是非导磁材料。
9.如权利要求1所述的磁感应颗粒检测装置,其特征在于,所述感应线圈外还设有屏蔽环。
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