CN215812266U

CN215812266U - 一种金属颗粒检测传感器

Info

Publication number: CN215812266U
Application number: CN202122141448.3U
Authority: CN
Inventors: 王英超
Original assignee: Shenzhen Yingli Monitoring Technology Ltd
Current assignee: Shenzhen Yingli Monitoring Technology Ltd
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2031-09-07

Abstract

本实用新型公布了一种金属颗粒检测传感器，包括：通流管道，其套装有检测线圈、参比线圈；壳体，其具有容纳腔，所述通流管道两端穿设所述壳体，所述检测线圈、参比线圈位于所述容纳腔内；信号处理组件，其包括信号处理电路、电源及通讯电路、信号连接器、引线；所述检测线圈、参比线圈分别通过所述引线与所述信号处理电路连接；所述信号处理电路用于处理所述检测线圈、参比线圈的差分信号数据，处理后的信号数据由电源及通讯电路经过所述信号连接器传输至上位机；其中，参比线圈与所述通流管道之间设有电磁屏蔽层。本金属颗粒检测传感器旨在通过在检测线圈旁设置信号补偿部件，提升金属颗粒检测传感器的工作稳定性、以及检测精度。

Description

一种金属颗粒检测传感器

技术领域

本申请涉及流体介质中金属颗粒检测装置技术领域，具体是一种金属颗粒检测传感器。

背景技术

需要说明的是，本部分所记载的内容并不代表都是现有技术。

机械设备运转时，部件之间的磨损产生了金属颗粒。当发生异常磨损时，润滑油内的金属颗粒将不断增加。需要对润滑油内的金属颗粒的数量和属性进行检测与识别，以此推断金属颗粒的来源和机械设备可能发现异常磨损的地点，通过颗粒大小的识别，实现了异常磨损的性质分析。

申请号为CN201010582424.5的专利文件公开了一种金属颗粒检测传感器，该专利采用三线圈检测技术，其中两侧线圈为反向绕制的激励线圈，中间线圈为检测线圈。这种三线圈式检测技术因为十分依赖两侧激励线圈的平衡性，在工艺加工方面要求十分严苛。同时三线圈检测技术的设计未考虑因为流体压力，温度等引起的传感器线圈结构和分布电容等变化引起的测量误差。该专利中未见有明确的压力和温度补偿措施。而实际工业现场存在着流体压力、温度的实时变化，无补偿措施会增加测量误差，甚至引起传感器数据失效或误报警。

发明内容

本实用新型主要针对以上问题，提出了一种金属颗粒检测传感器，旨说明书

在通过在检测线圈旁设置信号补偿部件，提升金属颗粒检测传感器的工作稳定性、以及检测精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种金属颗粒检测传感器，包括：通流管道，所述通流管道套装有检测线圈、参比线圈；

壳体，所述壳体具有容纳腔，所述通流管道两端穿设所述壳体，所述检测线圈、参比线圈位于所述容纳腔内；

信号处理组件，所述信号处理组件包括信号处理电路、电源及通讯电路、信号连接器、引线；所述检测线圈、参比线圈分别通过所述引线与所述信号处理电路连接；

所述信号处理电路用于处理所述检测线圈、参比线圈的差分信号数据，处理后的信号数据由所述电源及通讯电路经过所述信号连接器传输至上位机；

其中，所述参比线圈与所述通流管道之间设有电磁屏蔽层。

进一步地，所述检测线圈与所述参比线圈的绕制方向、匝数、内径、线径、材质相同。

进一步地，所述通流管道两端分别设有进料口、出料口，所述检测线圈相邻所述进料口设置。

进一步地，所述通流管道材料为陶瓷或塑料。

进一步地，所述信号处理电路、电源及通讯电路、引线设于所述容纳腔内，所述信号连接器设于所述壳体外壁。

进一步地，所述检测线圈、参比线圈并联连接有补偿电容。

进一步地，所述电磁屏蔽层单点接地。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种金属颗粒检测传感器，能够实时检测润滑油内的40_μm以上的铁磁性金属颗粒和150_μm以上的非铁磁性金属颗粒，以及这些金属颗粒的数量。本金属颗粒检测传感器也可以测量其他非导电介质中的金属颗粒，如流体食品中的金属颗粒检测等。采用两组制作工艺一致，材质一致的线圈，相比三线圈检测方式相比更为简易，线圈制作安装效率提升，降低制造成本；同时，本发明所采用的参比线圈具备对检测线圈的信号补偿功能，极大程度的消除了因为流体压力、温度、其它持续性或周期性的因素引起的检测线圈电感的漂移，从而提升本传感器工作稳定性、金属颗粒检测精度。

附图说明

图1为本申请一种金属颗粒检测传感器的剖视图。

图2为本申请一种金属颗粒检测传感器的通流管道、检测线圈、参比线圈、电磁屏蔽层的结构示意图。

图3为本申请一种金属颗粒检测传感器的检测信号图。

图4为本申请一种金属颗粒检测传感器的检测线圈、参比线圈与信号处理组件的构架框图。

图中所示的附图标记：1、通流管道；110、进料口；120、出料口；2、检测线圈；3、参比线圈；4、壳体；410、容纳腔；5、信号处理组件；510、信号处理电路；511、驱动电路；512、高通滤波电路；513、检波电路；514、信号放大电路；515、低通滤波电路；520、电源及通讯电路；530、信号连接器；540、引线；6、电磁屏蔽层；7、正向的信号波形；8、负向的信号波形。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1-图4，本实施例提供了一种金属颗粒检测传感器，包括：通流管道1，所述通流管道1套装有检测线圈2、参比线圈3；

壳体4，所述壳体4具有容纳腔410，所述通流管道1两端穿设所述壳体4，所述检测线圈2、参比线圈3位于所述容纳腔410内；

信号处理组件5，所述信号处理组件5包括信号处理电路510、电源及通讯电路520、信号连接器530、引线540；所述检测线圈2、参比线圈3分别通过所述引线540与所述信号处理电路510连接；

所述信号处理电路510用于处理所述检测线圈2、参比线圈3的差分信号数据，处理后的信号数据由所述电源及通讯电路520经过所述信号连接器530传输至上位机；

其中，所述参比线圈3与所述通流管道1之间设有电磁屏蔽层6。

检测线圈2、参比线圈3绕制套装在同一个通流管道1的外周，通流管道1既作为检测随流体介质流动金属颗粒的通流通道，又作为检测线圈2与参比线圈3的支撑骨架。

请参照图1和图4，信号处理电路510具体还包括驱动电路511、高通滤波电路512、检波电路513、信号放大电路514、低通滤波电路515。

参比线圈3与通流管道1之间布置的电磁屏蔽层6，用于消除金属颗粒对参比线圈3电感变化的影响。

优选的，所述检测线圈2与所述参比线圈3的绕制方向、匝数、内径、线径、材质相同。选用同种规格的检测线圈2与参比线圈3，且二者的加工工艺相同。

请参照图1和图2，所述通流管道1两端分别设有进料口110、出料口120，所述检测线圈2相邻所述进料口110设置。

优选的，所述通流管道1材料为陶瓷或塑料。利用陶瓷、塑料具有的低温度系数、不导电的特性，降低通流管道1在检测流体介质中金属颗粒时对检测结果精准度的影响。除此之外，通流管道1还可以选用其它强度高、化学性质稳定的低温度系数、绝缘材料。

请参照图1，所述信号处理电路510、电源及通讯电路520、引线540设于所述容纳腔410内，所述信号连接器530设于所述壳体4外壁。

优选的，所述检测线圈2、参比线圈3并联连接有补偿电容(未图示)。

请参照图2，所述电磁屏蔽层6单点接地。电磁屏蔽层6单点接地，进一步降低了金属颗粒对参比线圈3的电感变化的影响。

请参照图1-图4，本金属颗粒检测传感器工作原理及实施过程如下：从结构上，通流管道1、信号处理组件5安置在壳体4上，有检测线圈2、参比线圈3套装在通流管道1外周。

当金属颗粒随着流体介质由通流管道1的进料口110进入通流管道1管腔中时，靠近进料口110设置的检测线圈2的电感首先发生变化，接着金属颗粒随着流体介质流经参比线圈3所在位置，最后属颗粒随着流体介质经出料口120流出；检测线圈2与参比线圈3利用所并联的补偿电容，在同一个外置驱动电路511的驱动下，工作于LC谐振状态；参比线圈3具备对检测线圈2的补偿功能，极大程度的消除了因为流体压力、温度、其他持续性或周期性的因素引起的检测线圈2电感的漂移，消除本传感器外界电磁干扰；从而提升本传感器工作稳定性，对检测精度有了明显的提升。

参比线圈3与通流管道1之间布置的电磁屏蔽层6，用于消除金属颗粒对参比线圈3的影响。检测线圈2和参比线圈3输出将金属颗粒引起的检测线圈2电感变化作为差分信号，差分信号经通过引线540传输至信号处理电路510，信号处理电路510的高通滤波电路512、检波电路513、信号放大电路514和低通滤波电路515对差分信号处理后，得到金属颗粒的大小、属性信息数据，信息数据经电源及通讯电路520通过信号连接器530，进而将本传感器所检测到的金属颗粒信息数据送至上位机。

请参照图1-图4，具体的，当金属颗粒随着流体介质由通流管道1进料口110流入时导电颗粒引起的电磁耦合回路的扰动，从而造成检测线圈2微弱的电感变化，铁磁性颗粒带来电磁耦合回路的磁导率上升，从而检测线圈2的电感增加，LC谐振回路的谐振频率下降，经信号处理电路510的处理后，产生幅值正向的信号波形7，非铁磁性金属颗粒由于电涡流效应，造成耦合回路内检测线圈2的电感下降，LC谐振回路的谐振频率上升，经信号处理电路510处理后，产生幅值为负向的信号波形8。这些信号波形再经过信号放大电路514，低通滤波电路515，将检测到的金属颗粒信息远传至上位机。

通过信号处理电路510将检测线圈2产生的信号与参比线圈3产生的信号对比，得到该金属颗粒的电压输出波形。铁磁颗粒造成电感增加，谐振频率下降，经信号处理电路510的信号处理后产生幅值正向的信号波形7；非铁磁颗粒造成电感减小，谐振频率上升，经信号处理后产生幅值为负向的信号波形8。

本传感器可以统计流经检测线圈2、参比线圈3导电金属颗粒数量，同时提供颗粒的铁磁性和非铁磁性属性鉴别。

发明人经过试验发现，检测线圈2的LC谐振工作频率设置在10Mhz，对金属颗粒有着良好的识别效果；对铁磁性颗粒如铁颗粒，可以实现40_μm的检测下限。对非铁磁颗粒如铜颗粒，可以实现150_μm的检测下限。一般来说，颗粒越大，LC谐振工作频率应该越低，反之亦然。本发明也可以通过信号处理电路510，设置不同的谐振频率，通过自动切换谐振频率，以满足不同尺寸颗粒的识别要求。

本传感器优化了检测线圈2受流体压力、温度等引起的分布电容及电感的微弱变化。通过设置两组相同绕制方向、相同线径、相同匝数的线圈，检测线圈2负责对流经通流管道1管腔的金属颗粒进行信号拾取，参比线圈3进行信号补偿，二者的信号进入检波电路513检测，完成本传感器对金属颗粒的检测。

通过将检测线圈2与参比线圈3设计为分布的电容一致、电感量一致，最大程度的减小了因外界温度、压力引起的电容和电感变化。参比线圈3与通流管道1之间封闭缠绕了电磁屏蔽层6，电磁屏蔽层6选用高导电率、高磁通率的材料，并单点接地，降低了金属颗粒对参比线圈3的电感变化的影响。

由此本金属颗粒检测传感器，可以实时检测润滑油内的40_μm以上的铁磁性金属颗粒和150_μm以上的非铁磁性金属颗粒，以及这些金属颗粒的属性。本金属颗粒检测传感器也可以测量其他非导电介质中的金属颗粒，如流体食品中的金属颗粒检测等。

本技术实用新型不局限于上述实施方式，只要是说明书中提及的方案均落在本实用新型的保护范围之内。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，包括：

通流管道，所述通流管道套装有检测线圈、参比线圈；

其中，所述参比线圈与所述通流管道之间设有电磁屏蔽层。

2.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述检测线圈与所述参比线圈的绕制方向、匝数、内径、线径、材质相同。

3.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述通流管道两端分别设有进料口、出料口，所述检测线圈相邻所述进料口设置。

4.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述通流管道材料为陶瓷或塑料。

5.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述信号处理电路、电源及通讯电路、引线设于所述容纳腔内，所述信号连接器设于所述壳体外壁。

6.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述检测线圈、参比线圈并联连接有补偿电容。

7.根据权利要求1所述的一种金属颗粒检测传感器，其特征在于，所述电磁屏蔽层单点接地。