KR20150132848A - Multi-modal fluid condition sensor platform and system thereof - Google Patents

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KR20150132848A
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KR1020157029619A
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브리엔 본 허젠
스티븐 반 플릿
해미쉬 폴사이드
랜덜 홀
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마스트잉크
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Abstract

본 발명은 자동차 왕복운동 엔진 및 차량 변속기 같은 순환 시스템에 함유된 유체의 다양한 상황을 다중 모드 통합형으로 동시에 측정하는 실시예를 포함한다. 이들 순환 시스템은 일정한 내부 윤활을 실행하고, 열 및 오염물을 제거하여 정상적인 작동시 내부 가동부들의 고유 마찰 및 손상을 방지한다. 가장 일반적으로, 윤활은 탄화수소 및/또는 관련 합성물에 기반한 유체에 의해 달성되며, 유체는 시간이 지남에 따라 그들의 보호 특성을 잃을 수 있으며, 그들의 성능이 변화되거나, 내부 및 외부 사건들(events)로 인해 분해 및 부식된다. 윤활유 내의 몇 가지 성분은 설계된 대로의 자체 임무를 실행하도록, 측정이 가능하며 시스템의 효율에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 유체의 질량 및 레벨은 또한 진행중인 기초로 모니터링 될 수 있다. 본원에서는 조기에 경고 및 통보하기 위한 실시간 동시 통합형 다중 모드 센서 시스템을 기술한다. The present invention includes embodiments that simultaneously measure various situations of fluid contained in a circulation system such as a motor vehicle engine and a vehicle transmission in a multimode integrated manner. These circulating systems perform constant internal lubrication and remove heat and contaminants to prevent inherent friction and damage of internal moving parts during normal operation. Most commonly, lubrication is accomplished by fluids based on hydrocarbons and / or related compounds, fluids may lose their protective properties over time, their performance may change, internal and external events Resulting in degradation and corrosion. Some of the ingredients in the lubricant can be measured to perform their own tasks as designed, and can provide insight into the efficiency of the system. The mass and level of the fluid can also be monitored on an ongoing basis. This document describes a real-time, simultaneous integrated multimode sensor system for early warning and notification.

Description

다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 시스템{MULTI-MODAL FLUID CONDITION SENSOR PLATFORM AND SYSTEM THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-mode fluid state detection sensor platform,

본 발명은 다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게 자동차 왕복운동 엔진 및 차량 변속기 같은 순환 시스템에 함유된 유체의 다양한 상황을 다중 모드 통합형으로 동시에 측정하는 다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a sensor platform for sensing a multimode fluid state and a system therefor and more particularly to a multimode fluid system for simultaneously measuring multimodal integration of various situations of fluid contained in a circulation system such as an automotive reciprocating engine and a vehicle transmission. A sensor platform for state detection, and a system thereof.

본 발명의 분야는, 제한되지 않으나, 자동차 산업과 관련이 있다. 특히, 유체는 고온의 환경에서 작동하는 운동성 윤활유를 이용하는 기계 엔진 및 대형 기계 장치와 관련이 있다. 이러한 윤활제의 경우, 윤활 시스템에 의해 보호되는 장비의 안전하고 신뢰성 있는 작동을 보증하기 위해서는, 유체 특성의 변화, 오염도, 및 성능의 변화를 실시간으로 모니터링하는 것이 유리하다. 이러한 접근법은 자동차, 항공기 또는 우주선, 산업 장비, 풍력발전 터빈, 구명용 의료기 및 기타 중요한 장치에 적용된다. 유체의 상태는 종종 정적 및 주기적인 접근법을 이용하여 측정되는데, 이를 위해 전형적으로 시스템에서 유체를 제거할 필요가 있다. 추출한 유체 샘플은 종종 다양한 파라미터의 역사적인 시계열을 비롯해, 윤활유의 여러 상황을 측정할 수 있는 절차 및 방법이 갖추어져 있는 전세계의 시험 연구실로 보낸다. 이때, 시간에 따른 변화를 검출하여 밀폐된 환경 내에서의 성능의 변화에 대한 이해를 얻을 수 있도록, 그러한 시간 기반의 장기적인 모니터링을 적용하는 것이 일반적인 관행이다. 예를 들면, 특수 입자가 높은 농도로 존재할 경우, 윤활되는 시스템 내의 어떤 기본적인 부품들의 마모도 및 성능을 나타낼 수 있다. 이러한 테스트는 전형적으로, 기본적인 윤활유 및 첨가제의 변화와 열화를 검출하고, 정상적인 작동으로 인한 가동부들의 정상적인(예기된) 및 비정상적인(예기치 않은) "마모"를 검출하는 것을 비롯해, 시간에 따른 유체의 특성 변화를 측정한다. 정적인 샘플은 대개 이물질 및 물체의 존재에 대한 검출을 비롯해, 다수의 테스트를 실행하는 기관으로 보낸다. 윤활유 변경시 같은 일부의 경우에는, 테스트 및 상세한 분석을 위해서 오일뿐만 아니라 윤활유 필터를 함께 보내는 것이 일반적이다. 샘플과 필터 모두에 대해, 이것은 파괴적인 "해체" 분석이며, 그로 인해 필터와 샘플은 사용을 위해 반환되지 않는 한편, 평가 후에는 제거된다. 연구실에서 일반적으로 실행하는 테스트에는 금속 및 비금속 입자, 물이나 기타 비윤활 액체, 탄소 그을음 및 기타 성분들의 존재에 대한 검출, 및 일부의 경우에 윤활제의 기본적인 화학적 성질이 그대로인지에 대한 검증을 포함한다. 테스트가 끝나면 서면(또는 전자) 보고서를 작성한 후, 이해 당사자에게 전송한다. 추출로부터 이해 당사자의 결과 검토까지는 일반적으로 수일에서 수주가 걸린다.The field of the invention relates to, but is not limited to, the automotive industry. In particular, fluids relate to machine engines and large machinery using kinetic lubricants that operate in high temperature environments. In the case of these lubricants, it is advantageous to monitor changes in fluid properties, contamination levels, and performance in real time in order to ensure safe and reliable operation of the equipment protected by the lubricating system. This approach applies to automotive, aircraft or spacecraft, industrial equipment, wind turbines, life-saving medical devices and other critical devices. The state of the fluid is often measured using a static and periodic approach, which typically requires removing fluid from the system. Extracted fluid samples are often sent to test laboratories around the world, with historical time series of various parameters, as well as procedures and methods for measuring various situations of lubricants. At this time, it is common practice to apply such time-based long-term monitoring in order to detect changes over time and to gain an understanding of the performance changes in an enclosed environment. For example, when high concentrations of special particles are present, they can indicate wear and performance of some basic components in the lubricated system. This test typically involves detecting changes and deterioration of the basic lubricant and additives and detecting normal (anticipated) and abnormal (unexpected) "wear" of the moving parts due to normal operation, Measure the change of the characteristic. Static samples are usually sent to the agency performing a number of tests, including detection of the presence of foreign objects and objects. In some cases, such as when changing lubricants, it is common to send lubricant filters as well as oil for testing and detailed analysis. For both the sample and the filter, this is a destructive "decommissioning" analysis whereby the filter and sample are not returned for use, but are removed after evaluation. Tests generally performed in the laboratory include the detection of the presence of metal and non-metallic particles, water or other non-lubricating liquids, carbon soot and other components, and in some cases verification of the basic chemical nature of the lubricant . After the test is completed, a written (or electronic) report is created and sent to the interested party. Extraction to review of the results of stakeholders typically takes several days to weeks.

전기 임피던스 특성(검출기에 걸친 센서 전극에 충분한 크기의 샘플용 윤활제가 놓여지는 센서에 걸쳐서 약한 전원이 가해질 경우의 전기 용량 및 저항)의 변화를 검출하는 엔진 오일 샘플의 소비자 정적 "체크"(lubricheck.com 참조)를 비롯해, 다수의 저가 윤활유 측정 제품 및 기술들이 시장에 속속 등장하고 있다. 이러한 접근법은 오일의 방출 시점에서 오일통의 유체 내에서 일차원 측정(즉, 정적 측정)을 실행함으로써, 조작자가 테스트할 오일 샘플을 수동으로 추출하고, 시간이 지남에 따라 데이터가 적절히 기록되고 추적되어야 하는 전기적 특성에서의 변화만을 나타내는 경우에만 통찰력을 제공한다. 이러한 접근법은 간격 샘플링(조작자가 측정하게 하는 경우에만)과 아울러, 유체에 도입되는 여러 오염물의 존재로 인해 힘을 상쇄하여 윤활제의 실제 상황/상태를 감출 가능성을 포함하여 많은 결점을 갖는다. 일예로, 자동차 엔진의 경우, 연소 엔진의 정상적인 작동은 엔진의 작동 결과로서 탄성 부산물을 생성하게 된다(이것은 오일을 변색시키는 것이다). 차량이 이러한 탄소 "그을음"만 생성한다면, 그을음의 도입으로 인해 저항이 변하게 된다. 동시에, 내부 가동부에 걸쳐서 비정상적인 상태에서 작은 금속 입자가 생성될 정도로 엔진에 불리한 "마모"가 진행된다면, 금속은 기본 윤활유보다 우수한 전도체이므로, 이들 입자는 저항을 감소시키게 된다. 그을음 및 금속 입자 모두 동시에 생성될 경우, 이들은 일부 또는 모든 측정 가능한 결과를 부분적으로 또는 완전히 무효화시킴으로써, 윤활유 및 기본적인 엔진의 실제 상황에 대한 잘못된 정보를 제공할 수 있다. 비교에 의한 시험 연구실 분석에서는 기본 윤활유 내의 2가지 물질의 존재를 독립적으로 검출하고, 유체 및 결과적으로 시스템의 상태에 대한 정확한 보고서를 제공할 수 있는 다수의 테스트를 실행한다. "Static" check of the engine oil sample to detect changes in electrical impedance characteristics (capacitance and resistance when weak power is applied across a sensor with a sufficiently large sample lubricant placed over the sensor electrode across the detector). com), as well as a number of low-cost lubricant measurement products and technologies are emerging on the market. This approach requires that the operator manually extract the oil samples to be tested by performing one-dimensional measurements (i.e., static measurements) in the fluid in the oil sump at the time of oil release, and data should be properly recorded and tracked over time But only if it shows only a change in the electrical characteristics of the device. This approach has a number of drawbacks, including the possibility of offsetting the force and concealing the actual situation / state of the lubricant due to the presence of various contaminants introduced into the fluid, as well as interval sampling (only when the operator makes the measurements). For example, in the case of a car engine, normal operation of the combustion engine will produce an elastic by-product as a result of operating the engine (which will discolor the oil). If the vehicle only produces this carbon "soot", the resistance will change due to the introduction of soot. At the same time, if the " wear "goes against the engine such that small metal particles are produced in an abnormal state over the inner moving part, these particles reduce the resistance because the metal is a better conductor than the basic lubricant. If soot and metal particles are all produced at the same time, they can provide false information about the actual situation of the lubricant and basic engine by partially or completely nullifying some or all of the measurable results. Test by comparison The laboratory analysis independently detects the presence of two substances in the base lubricant and implements a number of tests that can provide an accurate report of the fluid and consequently the condition of the system.

윤활유는 온도, 압력, 순도 및 상황의 변화를 비롯해 광범위한 작동 상태를 수용해야 한다. 윤활제는 종종 특수한 작동 환경에 최적화되어 있으며, 온도 범위는 점도로 나타낸다. 일부 윤활제는 다수의 점도(가령, 10W-30 다중 등급 점도 엔진 오일)에서 작동되도록 설계되어 있다. 전형적으로, 유체의 상태 및 특성의 측정은 정적이며, 정적/비작동 상황에서 샘플링을 통해 이러한 작동 환경 밖에서 외부적으로 실행된다. 정적 샘플링은 정상/전형적인 작동 범위 내 또는 밖에서의 작동 상황에서 유체의 상태를 확인할 필요는 없다. 연구실의 환경 및 조건에서 사용하기 위해, 또는 즉각적인 센서 윤활 정보를 중요시하는 상당히 고가의 기계용으로, 윤활유 및 기타 액체를 실시간으로 측정하기 위해 개발된 고가의 복잡한 센서가 있다. 보엘커 센서(Voelker Sensors)사 같은 회사는 오일 레벨 산화도(pH의 변화), 온도 등을 비롯한 다수의 파라미터를 실시간으로 측정하는 기계 공구 산업용 제품을 제공한다. 이 센서 요소는 MEMS 기반이 아니며, 넓은 수신범위를 갖고 있고, 자동차 오일/윤활유 시스템 내에서 동작하기 위한 크기/형식 요소에는 적합하지 않다 ("Continuous Oil Condition Monitoring for machine Tool and Industrial Processing Equipment," Practicing Oil Analysis (9/2003).Lubricants must accommodate a wide range of operating conditions, including temperature, pressure, purity, and changes in conditions. Lubricants are often optimized for specific operating conditions and the temperature range is indicated by viscosity. Some lubricants are designed to operate in multiple viscosities (e.g. 10W-30 multi-grade viscosity engine oil). Typically, the measurement of the state and characteristics of the fluid is static and is externally performed outside of this operating environment through sampling in static / non-operating conditions. Static sampling does not need to check the state of the fluid in an operating situation within or outside the normal / typical operating range. There are expensive and complex sensors developed for real-time measurement of lubricants and other liquids for use in laboratory environments and conditions, or for very expensive machines that place immediate attention on sensor lubrication information. Companies such as Voelker Sensors offer products for the machine tool industry that measure a number of parameters in real time, including oil level oxidation (pH change), temperature, and so on. This sensor element is not MEMS-based, has a wide receive range and is not suitable for size / form factor to operate in an automotive oil / lubricant system (" Continuous Oil Condition Monitoring for Machine and Industrial Processing Equipment," Practicing Oil Analysis (9/2003).

집적회로 다중 모드 센서 시스템 분야 밖에는, Halalay(7,835,875, 6,922,064, 7,362,110), Freese 등(5,604,441), Ismail 등(6,557,396), Steininger(4,224,154), Marszalek (6,268,737), 및 단일 벡터 분석(전기)이나 오일 상태의 이해를 도출하기 위한 전기적 특성의 시계열 측정을 개시한 기타 문헌에 의해 실행되는 바와 같이, 연속으로 전기적 특성을 측정하기 위한 다양한 기구가 있다. Lubricheck 접근법 같이, 부정확한 오일 상태를 보고할 수 있는 상호 의존적인 실제 측정 캔슬 효과를 극복하기 위한 도전이 남아 있다. 유체 테스트 프로토콜 및 연구실에서 스펙트럼 분석을 포함하도록, 다차원에 걸친 테스트와 아울러, 오일 샘플 내의 금속 및 기타 이물질의 함량을 결정하는 테스트를 왜 적용하는지는 정확하다.In the field of integrated circuit multimode sensor systems, there is no single-vector analysis (electricity) or oil status (7,835,875, 6,922,064, 7,362,110), Freese et al (5,604,441), Ismail et al (6,557,396), Steininger (4,224,154), Marszalek There are a variety of mechanisms for continuously measuring electrical properties, as is performed by other documents that have been published to begin a time series measurement of electrical properties to derive an understanding of electrical properties. As with the Lubricheck approach, there remains a challenge to overcome the interdependent actual measurement cancellation effects that can report inaccurate oil conditions. It is accurate to apply a test that determines the content of metals and other contaminants in the oil sample, as well as the multidimensional tests, including the fluid test protocol and spectrum analysis in the laboratory.

윤활제는 자신의 정해진 범위를 넘어서 실행하도록 설계되어 있으며, 유체의 수명 및 안전 한계를 연장시키기 위한 "첨가제"를 첨가함으로써 성능이 더욱 향상된다. 윤활 수명을 이해하는 것은 시스템의 안전한 작동을 위해 중요하다. 운전자에게 광범위하고 다양한 안전 한계를 제공하기 위해, 전형적으로 매우 보수적인(즉, 짧은) 권장 간격으로 유체를 교체한다. 일반적으로, 윤활제는 상당히 긴 시간동안 작동할 수 있으며, 열악한 환경에서 작동하는 특수 장비(가령, 전장이나 채광 작업에서 사용되는 군사 장비 등)의 경우에는 보다 적극적인 교체 주기를 필요할 수 있다. 장비/시스템 제조업체에 의해 결정된 사양에 따라 유체 윤활을 계속 실행할 수 없는 경우에 결정하는 것이 중요하다. 윤활유가 안전한 작동 한계 내에 있는 한, 무한정 작동이 가능하며, 새로운 윤활유로 교환 또는 교체할 필요는 없다.Lubricants are designed to run beyond their specified range, and performance is further enhanced by the addition of "additives" to extend fluid life and safety limits. Understanding the lubrication life is important for the safe operation of the system. In order to provide the driver with a wide variety of safety limits, the fluid is typically replaced with a highly conservative (ie, short) recommended gap. In general, lubricants can operate for a very long period of time and may require a more aggressive replacement cycle for specialized equipment that operates in harsh environments (such as military equipment used in field or mining operations). It is important to determine if fluid lubrication can not continue to be carried out according to specifications determined by the equipment / system manufacturer. As long as the lubricant is within safe operating limits, it can operate indefinitely and does not need to be replaced or replaced with fresh lubricant.

유체의 성능에 관한 보다 정확한 측정을 제공할 경우, 윤활제와, 이 윤활제에 의해 보호되는 장비 모두의 수명을 최대화할 수 있다. 장비 및 탄화수소 윤활제의 비용이 증가함에 따라, 윤활제의 보다 길고 정확한 수명을 위해서는 정확한 값을 제공하고, (모터, 필터, 및 시스템 내의 기타 부품 등을 포함하여) 진행중인 장비 성능의 열화를 조기에 검출하여 통보한다. 이러한 접근법은 중요한 장비의 결함이 미리 검출하는 경우에 수명을 잠재적으로 연장할 수 있다. 또한, 유체의 고장은 반드시 장비의 파손으로 이어지므로, 이러한 시스템은 기본적인/파손 장비를 수리/교체하는데 필요한 재원 및 시간과 비용을 잠재적으로 없앤다. 이러한 접근법은 또한 실제로 필요한 것보다 자주 오일을 완전히 교환하는데 필요한 서비스 및 재원의 손실을 막는다.Providing a more accurate measurement of the performance of the fluid can maximize the life of both the lubricant and the equipment protected by the lubricant. As the cost of equipment and hydrocarbon lubricants increases, it provides accurate values for a longer and precise lifetime of the lubricant, and early detection of deterioration in ongoing equipment performance (including motors, filters, and other components in the system) Notify. This approach can potentially prolong the life span if a critical instrument defect is detected in advance. Also, since fluid failure necessarily leads to equipment failure, these systems potentially eliminate the resources, time, and cost of repairing / replacing basic / damaged equipment. This approach also avoids the loss of service and resources needed to completely replace the oil more often than is actually needed.

본 발명의 목적은 유체 기반 밀폐 시스템 환경에서 다수의 센서 양식으로부터의 측정값에서 도출된 유체의 여러 특성을 연속으로 모니터링하는 다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 통합 시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a sensor platform for multimode fluid state sensing and an integrated system thereof for continuously monitoring various characteristics of fluids derived from measurements from multiple sensor forms in a fluid-based closed system environment.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유체 기반 밀폐 시스템 환경에서 다수의 센서 양식으로부터의 측정값에서 도출된 유체의 여러 특성을 연속으로 모니터링하는 통합 시스템을 제공한다. 바람직하게, 시스템은 엔진내(in-motor) 윤활 모니터링 시스템이며, 실시간으로 모니터링한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an integrated system for continuously monitoring various characteristics of fluids derived from measurements from a plurality of sensor forms in a fluid-based closed system environment. Preferably, the system is an in-motor lubrication monitoring system and is monitored in real time.

특정 실시예에 있어서, 상기 시스템은 왕복운동 엔진 오일 드레인 팬 내에 형성되는 표준 크기 및 형상의 오일 드레인 플러그의 형식 요소(form factor)에 내장되고, 상기 시스템은 유선 또는 무선 데이터 원격측정(telemetry)에 의해서 수신기로부터 원격 위치된다. 바람직하게, 시스템은 원격 위치된 수신기를 더 포함한다.In a particular embodiment, the system is embedded in a form factor of a standard size and shape of an oil drain plug formed in a reciprocating engine oil drain pan, and the system is connected to a wired or wireless data telemetry Lt; / RTI > Preferably, the system further comprises a remotely located receiver.

추가 실시예에 있어서, 상기 시스템은 가공된 나노입자를 더 포함하고, 이는 타깃 오염물에 결합될 경우, 독특하고 측정 가능한 특징(signature)을 제공하며, 필터링장치에 의한 순환을 통해 포집 및 제거할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 타깃 환경 조건이 충족되는 경우, 나노입자는 상태가 변화된다. 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 설계된 작동 사양을 넘는 온도의 일탈(즉, 작동 사양보다 높거나 낮은 온도)을 검출할 수 있게 한다. 다른 실시예에 있어서, 나노입자는 설계된 작동 사양을 넘는 온도의 일탈(즉, 작동 사양보다 높거나 낮은 온도)을 검출할 수 있게 하고, 추가 실시예에 있어서, 나노입자는 상기 필터링 장치의 성능을 평가할 수 있게 한다.In a further embodiment, the system further comprises a processed nanoparticle, which when combined with the target contaminant provides a unique and measurable signature and can be collected and removed via circulation by the filtering device. have. Preferably, when one or more target environmental conditions are met, the nanoparticles are changed in state. In an embodiment, the nanoparticles are capable of detecting deviations in temperature above a designed operating specification (i.e., temperatures above or below the operating specifications). In another embodiment, the nanoparticles enable the detection of temperature deviations (i.e., temperatures above or below the operating specifications) beyond the designed operating specifications, and in a further embodiment the nanoparticles are capable of detecting the performance of the filtering device .

다른 실시예에 있어서, 상기 센서 양식은 2개 이상의 전기, 온도, 자기, 광, 온도 및 다축 가속도계 센서를 포함하며, 바람직하게, 하나 이상의 센서 양식은 인덕터를 포함한다. 실시예에 있어서, 상기 센서 양식은 하나 이상의 자기 및 광 센서를 포함하고, 다른 실시예에 있어서, 상기 센서 양식은 적어도 전기, 자기 및 광 센서를 포함한다.In another embodiment, the sensor configuration includes two or more electrical, temperature, magnetic, optical, temperature, and multi-axis accelerometer sensors, and preferably one or more sensor configurations include inductors. In an embodiment, the sensor form comprises one or more magnetic and optical sensors, and in another embodiment, the sensor form comprises at least an electrical, magnetic and optical sensor.

특정 실시예에 있어서, 상기 시스템은 오일 드레인 플레그 기계 설계에 포함된 고온, 고압 및 고진동 환경에 견딜 수 있는 에폭시 캡슐 내에 수용된다.In certain embodiments, the system is housed within an epoxy capsule that is capable of withstanding the high temperature, high pressure, and high vibration environments included in the oil drain flap mechanical design.

특정 실시예에 있어서, 상기 시스템은 센서 플랫폼의 전기 부품에 전기 에너지를 제공하는 것으로 제한된 수명의 전원을 더 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 시스템은 수명 연장을 위해 재충전 가능한 전원에 전력을 공급하는 에너지 스캐빈저/하베스터(energy scavenger/harvester)를 더 포함한다.In a particular embodiment, the system further comprises a limited-lifetime power source for providing electrical energy to the electrical components of the sensor platform. In some embodiments, the system further includes an energy scavenger / harvester that supplies power to the rechargeable power source for extended life.

특정 실시예에 있어서, 상기 시스템은 신호 및 다수의 관련 유체 특성 모두를 검출하기 위한 다수의 디지털 신호 프로세서 모듈을 포함한다. 실시예에 있어서, 상기 시스템은 에러 표시, 특수 데이터의 특징 검출신호, 특수 데이터의 특징신호 검출강도 레벨 및 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 데이터 출력으로 이루어지는 그룹에서 선택된 다단 출력신호 생성을 포함한다.In a particular embodiment, the system includes a plurality of digital signal processor modules for detecting both a signal and a plurality of related fluid properties. In an embodiment, the system includes generating a multi-stage output signal selected from the group consisting of error indication, feature detection signal of special data, feature signal detection intensity level of special data, and Fast Fourier Transform (FFT) data output do.

다른 실시예에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 칼만(Kalman) 필터링 기술, 베이시안(Baysian) 분석 기술, 숨겨진-마르코브(hidden-Markov) 필터링 기술, 퍼지 논리 분석 기술 또는 신경망 분석 기술을 이용하여 분석된다.In another embodiment, the measured values of the sensor format may be determined using Kalman filtering techniques, Bayesian analysis techniques, hidden-Markov filtering techniques, fuzzy logic analysis techniques or neural network analysis techniques. Respectively.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 차동 온도 비교, 차동 자기 센서 비교, 차동 유도 센서 비교, 차동 전기 임피던스 비교, 차동 광 흡수 비교, 다축 가속도계 비교, 2개 이상의 센서 세트로 이루어지는 임의의 조합 및 통합 비교, 각 센서 벡터 대 시간 및 온도의 데이터 비교, 결합된 2개 이상의 센서 세트로 이루어지는 통합 벡터의 데이터 비교, 유도 데이터 비교 대 시간 및 온도, 광 데이터 비교 대 시간 및 온도, 피크 열을 검출하기 위한 광 데이터 비교 대 온도 및 압력, 압력 데이터 비교 대 다축 가속도계 데이터, 및 기타 센서의 조합 중 하나 이상을 포함한다.In an exemplary embodiment, the measured values of the sensor style include, but are not limited to, differential temperature comparisons, differential magnetic sensor comparisons, differential inductive sensor comparisons, differential electrical impedance comparisons, differential optical absorption comparisons, , Comparison of data of each sensor vector versus time and temperature, data comparison of integrated vector consisting of two or more sensor sets combined, comparison of inductive data versus time and temperature, optical data comparison versus time and temperature, peak column Optical data comparisons versus temperature and pressure, pressure data versus multi-axis accelerometer data for detecting a temperature, and combinations of other sensors.

또한, 기계의 작동 유체를 연속으로 모니터링하는 방법이 제공되며, 이 방법은 제 1센서 양식을 이용하여 유체의 제 1상태를 측정하는 단계와, 제 2센서 양식을 이용하여 유체의 제 2상태를 측정하는 단계와, 상기 센서들로부터의 데이터를 필터링하는 단계와, 상기 센서들로부터의 데이터를 통합하는 단계와, 상기 센서들로부터의 데이터를 분석하는 단계와, 상기 데이터로부터 유체의 특성을 도출하는 단계와, 상기 도출된 유체 상태의 특성을 수신기에 송신하는 단계와, 유체의 작동 상태의 변화를 추적하는 유체 속성을 시계열적으로 축적하도록 상기 프로세스를 반복하는 단계를 포함한다. 실시예에 있어서, 상기 방법은 시계열 예상 변화율 대 관측된 어느 하나 또는 다수의 상태 변화율을 계산하여 유체의 상태를 추적하는 단계를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 기대 및 예상 측정값 변화 대 예상외 변화에 있어서의 다수의 센서 시계열 데이터에 걸친 예상 발산 또는 수렴을 계산하는 단계를 더 포함한다.There is also provided a method of continuously monitoring a working fluid in a machine, the method comprising: measuring a first state of the fluid using a first sensor form; and measuring a second state of the fluid using a second sensor form, The method comprising the steps of measuring, filtering data from the sensors, integrating data from the sensors, analyzing the data from the sensors, deriving the characteristic of the fluid from the data Transmitting the characteristics of the derived fluid state to a receiver; and repeating the process to thermally accumulate fluid properties tracking changes in the operating state of the fluid. In an embodiment, the method includes tracking the state of the fluid by calculating any one or more of the observed rate of change versus the predicted rate of change in time series. In a further embodiment, the method further comprises calculating a predicted divergence or convergence over a plurality of sensor time series data in the expected and predicted measured value versus unexpected changes.

본 발명의 다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 시스템에 따르면, 이들 순환 시스템은 일정한 내부 윤활을 실행하고, 열 및 오염물을 제거하여 정상적인 작동시 내부 가동부들의 고유 마찰 및 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다. According to the sensor platform for multimodal fluid state sensing of the present invention and its system, these circulation systems are capable of performing certain internal lubrication and removing heat and contaminants to prevent inherent friction and damage of internal moving parts during normal operation Effect.

또한, 윤활은 일반적으로 탄화수소 및/또는 관련 합성물에 기반한 유체에 의해 달성되며, 유체는 시간이 지남에 따라 그들의 보호 특성을 잃을 수 있기 때문에, 그들의 성능이 변화되거나, 내부 및 외부 사건들(events)로 인해 분해 및 부식될 수 있어 윤활유 내의 몇 가지 성분은 설계된 대로의 자체 임무를 실행하도록 유체의 다양한 상황을 동시에 추정 가능하도록 하는 효과를 갖는다. In addition, lubrication is generally achieved by fluids based on hydrocarbons and / or related compounds, and since fluids can lose their protective properties over time, their performance may change, internal and external events may occur, So that some of the components in the lubricant have the effect of enabling simultaneous estimation of various conditions of the fluid to perform its own tasks as designed.

도 1은 본원에서 기술한 예시적인 실시간 다중 모드 유체 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 다중 모드 유체 센서 해법을 이루는 예시적인 주요 엔진내 센서원 및 수신 요소를 나타내는 도면이다.
도 3은 본원에서 나타낸 시스템의 예시적인 주요 전자 및 펌웨어 요소를 나타내는 블록도다.
도 4는 예시적인 광센서의 삽입도다.
도 5a 및 5b는 통합 다중 모드 센서 계산을 위해서 본원에서 나타낸 시스템의 처리부 내에 구비된 디지털 신호 처리 모듈을 포함하는 예시적인 처리 전기 및/또는 펌웨어 요소를 나타내는 블록도다.
도 6은 다양한 광 특성을 검출하기 위한 이산 파장의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본원에서 나타낸 예시적인 시스템용 전원부를 나타내는 블록도다.
도 8은 표준 오일 드레인 플러그의 예시적인 형식 요소에 있어서 본원에서 나타낸 예시적인 실시간 다중 모드 유체 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating an exemplary real-time multi-mode fluid sensing system described herein.
Figure 2 is an illustration of an exemplary primary engine sensor source and receiving element forming a multimode fluid sensor solution.
3 is a block diagram illustrating exemplary primary electronics and firmware elements of the system shown herein.
4 is an insertion of an exemplary photosensor.
5A and 5B are block diagrams illustrating exemplary processing electrical and / or firmware elements comprising a digital signal processing module included within the processing portion of the system shown herein for integrated multimode sensor computation.
6 is a diagram showing a configuration of a discrete wavelength for detecting various optical characteristics.
7 is a block diagram illustrating an exemplary power supply for a system shown herein.
8 is a diagram illustrating an exemplary real-time multimode fluid sensing system shown herein for an exemplary form factor of a standard oil drain plug.

여기에 도시하고 기술한 특정 실시예들은 예시이며, 어떤 식으로든 본원의 범위를 한정하려고 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. It is to be understood that the particular embodiments shown and described herein are illustrative and not intended to limit the scope of the disclosure in any way.

본원에서 언급한 공개 특허, 특허 출원, 웹사이트, 회사명, 및 과학 문헌은 각각이 구체적으로 그리고 개별적으로 참고로 인용한다고 언급한 바와 동일한 정도로 그 전문을 참고로 본원에 인용한다. 본원에서 인용한 임의의 참고문헌과 본 명세서의 구체적인 교시 간에 임의의 충돌이 있는 경우 후자가 우선하여 해결한다. 마찬가지로, 단어 또는 어구의 업계에서 이해되는 정의와 본 명세서에서 구체적으로 교시한 단어 또는 어구의 정의 간에 임의의 충돌이 있는 경우 후자가 우선하여 해결한다.The disclosure patents, patent applications, websites, company names, and scientific literature referred to herein are hereby incorporated by reference in their entirety to the same extent as if each was specifically and individually indicated to be incorporated by reference. In the event of any conflict between any reference cited herein and the specific teachings herein, the latter shall precede it. Likewise, if there is any conflict between the definitions understood in the industry of words or phrases and the definitions of words or phrases specifically taught in this specification, the latter shall prevail.

본 명세서에서 사용한 바와 같이, 단수는 명확하게 달리 명시하지 않은 한 언급한 용어의 복수 형식을 포함한다. 본원에서 사용한 "약(about)"이란 대략적으로, ~의 영역에서, 대충, 또는 ~쯤을 의미한다. "약"이란 용어가 수치 범위와 함께 사용되는 경우, 경계를 언급한 수치보다 위와 아래로 확장함으로써, 그 범위를 수식한다. 일반적으로, 본원에서 사용한 "약"이란 용어는 수치를 언급한 그러한 수치의 위와 아래 20%의 분산 정도를 수식한다.As used herein, the singular forms include plural forms of the mentioned terms unless expressly specified otherwise. As used herein, the term " about " means roughly, in the area of, roughly, or about. When the term "about" is used in conjunction with a numerical range, the range is modified by extending the boundary above and below the numerical value mentioned. In general, the term " drug ", as used herein, modifies the degree of dispersion of up to and including 20% of such numerical values.

본원에서 사용한 기술 및 과학 용어들은 달리 정의하지 않은 한, 본 발명이 속하는 업계의 숙련자가 일반적으로 이해하는 의미를 갖는다. 당업자에게 공지된 다양한 방법 및 재료들이 본원에서 참조된다. Unless defined otherwise, the technical and scientific terms used herein have the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Various methods and materials known to those skilled in the art are referred to herein.

유체에 대한 보다 정확한 이해를 제공하기 위해, 다중 모드 테스트를 동시에 수행하는 것은 실제 작동 상태 및 윤활유의 상태에 대한 통찰력을 부여하는데 도움을 준다. 실시예에 있어서, 유체 기반 밀폐계 시스템 환경 내에서 다수의 센서 양식으로부터의 측정값에서 도출된 유체의 다수의 특성을 연속으로 모니터링하는 통합 시스템이 제공된다. 바람직한 실시예는 고도의 마이크로-전자-기계 시스템(advanced Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)과 반도체 기술의 조합을 이용함으로써, 연구실 테스트를 유체 내에 직접 도입하여, 유체의 다양한 상황들을 연속으로 동시에 측정하고 이들 파라미터를 개별적으로 프로그램 가능한 컴퓨터에 보고함으로써, 유체 상태의 병렬 통합형 실시간 분석을 제공한다. 여기에서 사용한 바와 같이, "센서 양식(sensor modalities)"이란 유체의 자기, 전기 및 광 특성의 측정과 아울러, 유체의 온도 및 압력을 측정하고 유체 및 다축 가속도 측정값에 의한 공간내 주변 수용 용기의 배향을 모니터링하는 것을 포함한다. 이들은 본 발명의 전체에 걸쳐서 "다중 모드(multi-modal)" 분석 또는 테스트의 예를 총괄적으로 포함한다. 이들 측정은 개별적으로 및 조합해서 실행됨으로써 유체의 상태 및 상황에 대한 통합된 통찰력을 제공할 수 있다. 일차원 테스트는 유체 내의 2개의 상이한 오염물 간의 상호 작용(가령, 시스템 내의 전기 저항이 증가하고 전기 저항이 감소하는 이물질 모두의 조합)에 의해 야기된 임의의 단일 결과를 이해하기 어렵게 할 수 있으므로, 다수의(즉, 2개 이상의) 감지 양식을 이용하는 동시 다중 모드의 적용은 측정의 충실도 및 정확도를 향상시킨다.To provide a more accurate understanding of the fluid, performing the multimodal test at the same time helps to give insight into the actual operating conditions and the condition of the lubricant. In an embodiment, an integrated system is provided for continuously monitoring a plurality of characteristics of a fluid derived from measurements from a plurality of sensor forms in a fluid-based enclosure system environment. The preferred embodiment utilizes a combination of advanced micro-electro-mechanical systems (MEMS) and semiconductor technology to directly introduce laboratory tests into the fluid, And reporting these parameters to an individually programmable computer, providing a parallel, integrated, real-time analysis of fluid conditions. As used herein, the term "sensor modalities" refers to the measurement of the fluid's magnetic, electrical, and optical properties, as well as the measurement of fluid temperature and pressure, and the measurement of fluid and multi- And monitoring the orientation. They collectively encompass examples of "multi-modal" analysis or testing throughout the present invention. These measurements can be performed individually and in combination to provide integrated insight into fluid conditions and conditions. One-dimensional tests can make it difficult to understand any single result caused by the interaction between two different contaminants in the fluid (e.g., both electrical resistance in the system and combination of all of the impurities with reduced electrical resistance) The application of the simultaneous multimode using two (or more than two) sensing schemes improves the fidelity and accuracy of the measurements.

유체 상태의 더 나은 이해를 제공하기 위해, 실시예에 있어서, 특히, 유체 내의 바람직하지 않은 오염물의 감지 및 포집을 향상시킴과 아울러, 시스템 내에서 가해지는 불리한 조건에서의 비가역 특성 변화를 트리거하도록 설계된 가공된 나노입자를 도입한다. 구체적으로, 가공 설계된 입자는 유체에 첨가되거나, 유체 내에 주입되며, 물, 부동액, 금속 임자, 탄소 그을음 등을 포함하는 오염물의 존재하에 유체 흐름 속으로 트리거/방출된다. 트리거될 때까지 나노입자는 검출되지 않는다. 얻어지는 결합 또는 상태 변화된 입자는 다중 모드 센서(다수의 센서 양식)에 의해 측정가능하게 되며, 유체 상태에 대한 보다 정밀하고 완벽한 이해를 제공한다. 얻어지는 결합 입자 역시, 나노입자가 없는 오염물에 비해, 특수한 필터 단계나 자석(가령, 영구자석)에 의해서 더 잘 포집된다. 이 공정은 3개의 주요 단계를 포함한다. 첫째, 나노입자 및 그들의 표면 부착물은 특수한 오염 타깃의 존재하여 활성화되도록 설계되고, 입자를 통해서, 그리고 윤활 시스템이 만날 수 있는 다양한 오염 상태의 이해를 통해서 식별된다. 둘째, 필터 내에 있는 물질에 첨가되거나 주입되어 윤활 시스템 내에 나노입자가 도입된다. 마지막으로, 나노입자가 활성화되고, 이어서 작동 환경 중에 다중 모드 센서 시스템에 의해서 검출된다. 또한, 오염물에 부착된 나노입자의 결합체는 바람직하게, 윤활 시스템 내에서 능동 순환으로 더 잘 필터링되고 제거된다. 또한, 다중 모드 센서에 의한 나노입자의 연속적인 검출 및 측정은 유체 필터의 부분적인 또는 전체적인 고장을 나타낼 수 있다.In order to provide a better understanding of the fluid state, it is desirable in embodiments to improve the detection and collection of undesirable contaminants in the fluid, as well as to improve the detection of undesirable contaminants in the fluid, Processed nanoparticles are introduced. Specifically, the engineered particles are added to the fluid, injected into the fluid, and triggered / released into the fluid flow in the presence of contaminants, including water, antifreeze, metal impregnate, carbon soot, and the like. No nanoparticles are detected until triggered. The resulting bonded or state-changed particles are measurable by a multimode sensor (multiple sensor forms) and provide a more precise and complete understanding of fluid conditions. Bonded particles obtained are also better captured by special filter steps or magnets (eg, permanent magnets) than contaminants without nanoparticles. This process involves three main steps. First, the nanoparticles and their surface attachments are designed to be activated by the presence of a specific contaminant target and are identified through the particle and through the understanding of various contamination conditions that the lubrication system may encounter. Second, nanoparticles are introduced into the lubrication system by being added or injected into the material in the filter. Finally, the nanoparticles are activated and then detected by the multi-mode sensor system in the operating environment. Also, the binding of the nanoparticles attached to the contaminants is preferably better filtered and removed by active circulation in the lubrication system. Further, continuous detection and measurement of nanoparticles by multimode sensors may indicate partial or total failure of the fluid filter.

나노입자는 정상적인 작동 상태 동안 유체 내로 방출될 수 있다. 그러한 실시예에 있어서, 윤활 시스템의 어떤 부분이 타깃 작동 상태를 초과하는 경우, 나노입자는 상태가 변화되도록 설계할 수 있다. 예를 들면, 과도한 온도가 엔진 윤활 시스템 내의 어느 곳에서든 가해지는 경우, 그러한 나노입자는 비가역적으로 상태가 변화되도록 설계할 수 있다. 환경적으로 도입된 나노입자 특성의 변화는 이후 측정되고 인식되어, 기계의 일부가 과열될 수 있음을 나타낸다. 예를 들면, 열응력하에 나노입자의 표면 특성이 변할 수 있다. 표면 특성의 변화는 센서 시스템에 의해서 인식함으로써, 그렇지 않을 경우 비측정으로 남을 수 있는 시스템의 일부에서의 과도한 온도를 시스템에 경보할 수 있다. 입자는 예를 들어, 타깃 온도 이상에서 비가역적으로 형광, 상자기 또는 기타 물리적 또는 화학적 특성이 변화되도록 설계할 수 있다. 시스템 또는 부품의 임의 부분이 상기 설계 온도를 초과하면, 이들 입자는 비가역적으로 상태가 변화된다. 변화된 상태는 다차원 센서 같이, 시스템의 단일 점에서 측정할 수 있다. 이러한 접근법은 윤활 시스템 내의 모든 점에서 온도 한계의 연속적인 표시를 가능케 한다. 이것은 모든 내연 환경에 걸쳐 장착된 온도 센서와 동등하지만, 보다 적은 재원을 이용하여 덜 복잡한 이점을 제공한다.The nanoparticles can be released into the fluid during normal operating conditions. In such an embodiment, when any portion of the lubrication system exceeds the target operating state, the nanoparticles may be designed to change state. For example, if an excessive temperature is applied anywhere in the engine lubrication system, such a nanoparticle can be designed to irreversibly change its state. Changes in the environmentally introduced nanoparticle properties are then measured and recognized, indicating that some of the machine may be overheated. For example, the surface properties of nanoparticles may change under thermal stress. Changes in surface properties can be detected by the sensor system, which can alert the system of excessive temperatures in some of the systems that may remain unmeasured. The particles can be designed to change fluorescence, phase magnetism or other physical or chemical properties irreversibly, for example, above the target temperature. If any part of the system or part exceeds the design temperature, these particles irreversibly change state. The changed state can be measured at a single point in the system, like a multidimensional sensor. This approach enables continuous display of temperature limits at all points in the lubrication system. This is equivalent to a temperature sensor mounted over all internal combustion environments, but it provides less complex advantages with less resources.

실시예에 있어서, 그들의 고유 전구체가 마찰 감소 특성을 갖는 탄소 나노구조에 기반하므로, 가공된 나노입자는 그들 스스로 윤활재로서 기능한다. 나노입자는 표면적 범위를 증가시키는 고유의 특성도 갖고 있는데, 이는 센서 검출(가령, 과열 상태 검출)을 향상시킴과 아울러, 시스템 내에서의 윤활 범위를 향상시킨다. 특정 실시예에 있어서, 나노입자는, 이 탄소의 공유 화학 기능화를 가능케 하여 화학적으로 기능화된 자석 비드를 만드는 흑연 탄소의 박층(가령, 약 2 ㎚)으로 코팅되는 금속 나노입자를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 나노입자는 가령, 코발트, 철, 니켈 및 합금을 함유하는 금속 자기 나노입자를 포함한다. 특정 실시예에 있어서, 반응성 금속은 그래핀형 탄소층에 의해 덮여 있다. 특정 실시예에 있어서, 탄소의 불활성 속성은 매우 높은 열 및 화학 안정성을 보이는 코어-쉘 자기재를 가져온다. 특정 실시예에 있어서, 금속 코어의 산화 문제 없이, 낮은 pH와 높은 온도 같은 가혹한 조건에서 나노비드를 도포할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 나노입자는 금속 나노자석의 공유 기능화를 구비한다. 특정 실시예에 있어서, 결합은 탄소-탄소 결합에 의존함으로써, 요구하는 공정 조건(가령, 고기능성 부하) 하에서도 리간드를 잃지 않는다. 넓은 범위의 기능화는 주문형 표면 기능을 갖는 비드의 제조를 가능케 하며, 특정 실시예에 있어서, 나노입자는 공유 기능화된 방향족 기, 촉매 및 보호기를 갖는 자기 비드다. 높은 자기 특성은 재사용을 위한 자기 화학 물질의 높은 재활용성을 가능케 한다.In an embodiment, the processed nanoparticles themselves serve as lubricants because their unique precursors are based on carbon nanostructures with friction-reducing properties. Nanoparticles also have inherent properties that increase the surface area range, which improves sensor detection (for example, detection of overheating conditions) and improves the lubrication range within the system. In certain embodiments, the nanoparticles include metal nanoparticles that are coated with a thin layer of graphitic carbon (e.g., about 2 nm) that enables covalent chemical functionalization of the carbon to create chemically functionalized magnetic beads. In another embodiment, the nanoparticles comprise metal magnetic nanoparticles containing, for example, cobalt, iron, nickel and alloys. In certain embodiments, the reactive metal is covered by a graphene-like carbon layer. In certain embodiments, the inert properties of carbon result in core-shell magnetic materials exhibiting very high thermal and chemical stability. In certain embodiments, the nanobeads can be applied in harsh conditions, such as low pH and high temperature, without oxidation problems of the metal core. In another embodiment, the nanoparticles have a covalent functionalization of the metal nanomagnets. In certain embodiments, the bond is dependent on the carbon-carbon bond, so that the ligand is not lost under the required process conditions (e.g., high functional load). A wide range of functionalization enables the production of beads with customized surface function, and in certain embodiments the nanoparticles are magnetic beads having covalently functionalized aromatic groups, catalysts and protecting groups. High magnetic properties allow for high recyclability of magnetochemicals for reuse.

다중 모드 감지에 있어서, 측정값을 조합하여 센서 입력값을 기준 데이터와 비교하고 시간을 비롯한 다양한 측정 치수에 걸친 유체 상태의 변화를 검출하도록 프로그램화된 소프트웨어/펌웨어를 이용하여 유체에 대한 상태(및 상태 변화)를 결정한다. 오일 내의 이물질을 검출하기 위해 임계값을 설정하는 것이 중요하다. 예를 들어, 시간이 지남에 따라 충분한 양의 물은 윤활유에 의해 정상적으로 보호되는 중요 요소의 부식을 초래할 수 있다. 이들 임계값에 근거하여, 출력 인터페이스를 통한 송신 또는 선택적으로 스마트폰 같은 휴대형 핸드-헬드 장치를 이용하여 무선 인터페이스에 의한 폴링으로 특정 경보 및 통지를 제공할 수 있다. 유체 상태의 지속적인 평가를 확인하기 위해, 2차 체크를 실행하여 주기적인 연구실 샘플링을 통해 측정값을 검증할 수 있다.In multi-mode sensing, the state of the fluid (and / or the fluid) is determined using software / firmware programmed to combine the measured values to compare the sensor input to the reference data and to detect changes in the fluid state over various measurement dimensions, State change). It is important to set a threshold value to detect foreign matter in the oil. For example, over time, a sufficient amount of water may cause corrosion of critical elements that are normally protected by lubricating oil. Based on these thresholds, certain alarms and notifications can be provided by transmission via an output interface or, optionally, polling by the air interface using a portable hand-held device such as a smart phone. To confirm a continuous evaluation of fluid status, a second check can be run to verify the measurements via periodic lab sampling.

외부 검정은 다중 모드 센서의 초기 테스트 동안 확인하는 교정 과정의 일부가 될 수 있다. 외부 검정도 윤활유 및 작동 환경을 추가적으로 획득할 수 있다. 일단 기준값이 알려지면, 통합 측정 데이터 출력 이상에서 경고 기능을 제공하도록, 모든 통합 측정값에 걸친 임계값을 반도체 내에 프로그램화할 수 있다.An external test can be part of the calibration process that is identified during initial testing of the multimode sensor. The external test can also acquire additional lubricant and operating environment. Once the reference value is known, a threshold over all integrated measurements can be programmed into the semiconductor to provide a warning function above the integrated measurement data output.

추가 실시예에 있어서, 여기에 기재한 시스템 및 방법은 실수로 윤활유 시스템 내에 도입될 수 있는 맞지 않는 유체 또는 부적절한 윤활유의 사용을 검출한다. 맞지 않는 윤활유로 기계를 작동할 경우, 즉시 개선하지 않으면 돌이킬 수 없는 피해를 초래할 수 있다. 다중 모드 센서는 비확인 유체가 도입되고 이어서 검출되는 경우, 윤활유를 확인하고 경보를 발할 것으로 기대한다.In a further embodiment, the systems and methods described herein detect the use of improper fluids or improper lubricants that can be introduced into the lubricant system by mistake. If the machine is operated with incompatible lubricants, immediate improvement may result in irreversible damage. The multimode sensor is expected to identify and alert the lubricant when unconfirmed fluid is introduced and subsequently detected.

즉시 측정 및 장기적인 모니터링 모두를 위해서, 시스템의 상태에 대한 보다 완벽한 이해를 제공하는 구성에 특수 개별 센서를 결합할 수 있다. 그러한 센서 구성은 시스템 상태의 실시간 모니터링을 크게 향상시키고, 시스템의 능력을 크게 향상시켜 다양한 작동 사건을 작동으로 인식하고 응답할 수 있다.For both immediate measurement and long-term monitoring, you can combine special individual sensors in configurations that provide a more complete understanding of the state of the system. Such a sensor configuration greatly improves the real-time monitoring of the system state and greatly improves the system's ability to recognize and respond to various operational events as operational.

특히, 자기 센서를 구비하는 구성은 철금속 오염물의 적시 인식을 용이하게 한다. 또한, 그러한 자기 센서는 자기 나노입자를 검출할 수 있다. 구성 내의 기타 센서들은 2가지를 구별할 수 있다. 예를 들면, 상자성 공명은 철 입자의 속성, 및 그들의 잠재적인 크기를 특징화할 수 있다.In particular, a configuration with a magnetic sensor facilitates timely recognition of ferrous metal contaminants. Such a magnetic sensor can also detect magnetic nanoparticles. Other sensors in the configuration can distinguish two. For example, paramagnetic resonance can characterize the properties of iron particles, and their potential size.

구성 내에 통합되는 광 투과율계, 불명확한 측정값 또는 스펙트럼 측정값은 가령, 그을움, 물, 또는 부동액 같은 특정 오염물의 표시를 제공한다. 통합형 나노입자 센서에 의해 오염물의 검출이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명은 가령, 유체의 광 특성을 변화시킬 수 있는 압력 및 온도를 포함하도록, 다중 모드 감지 분석을 구비함으로써 더 향상될 수 있다. 이들 보정 요소는 측정 정확도를 향상시키기 위해 제공할 수 있다.A light transmittance meter, an unambiguous measurement value, or a spectral measurement value integrated into the configuration provides an indication of a particular contaminant, such as, for example, hum, water, or antifreeze. Detection of contaminants can be improved by an integrated nanoparticle sensor. Further, the present invention can be further improved by having a multi-mode sensing analysis, for example, to include pressure and temperature that can change the optical properties of the fluid. These correction factors can be provided to improve measurement accuracy.

구성 내의 통합형 광 투과율계는 유체 상태에 대한 보다 완벽한 그림을 제공한다. 이들 측정은 검출할 수도 있고, 대안적인 유체 상태와 상태 진단 사이를 구별할 수 있도록 독립된 방식으로 제공할 수 있다. 이들 측정은 나노입자를 검출할 수도 있고, 대안적인 유체 상태와 상태 진단 사이를 구별할 수 있게 독립된 방식으로 제공할 수 있다. 나노입자는 그의 상태를 비가역적으로 변화시키는 고온 침입 같은 특수한 상태 및 상황하에서, 가공되어 활성화될 수 있다. 이러한 상태 변화는 하나 이상의 센서 양식 세트에 의해서 검출 가능하다.An integrated light transmittance meter in the configuration provides a more complete picture of fluid conditions. These measurements may be detected or provided in an independent manner to distinguish between alternative fluid conditions and condition diagnostics. These measurements can detect nanoparticles and can be provided in an independent manner to distinguish between alternative fluid conditions and condition diagnostics. Nanoparticles can be processed and activated under specific conditions and conditions, such as high temperature intrusion, which irreversibly change their state. This state change can be detected by one or more sensor form sets.

제어 시스템은 추가로 관심을 가질만한 상태 세트를 "인식" 또는 "진단"하는 센서 상태 패턴을 이용하여, 상이한 센서를 통합한다. 확립된 그러한 분석용 수학적인 알고리즘은 제한되지 않으나, 칼만 필터링(및 고도의 칼만 필터링), 숨겨진-마르코브 필터링, 베이시안 분석, 인공 신경망 분석 또는 퍼지 논리 분석을 포함한다. 이들 제어 시스템은 소프트웨어나 하드웨어, 또는 그의 조합으로 용이하게 실현 가능하다.("Solutions for MEMS Sensor Fusion," Esfandyari, J, De Nuccio, Xu, G., Solid State Technology, July 2011, p. 18-21 참조; 이것의 개시 내용은 참조로서 그 전체를 여기에서 인용한다).The control system incorporates different sensors, using a sensor state pattern that "recognizes "or" diagnoses "a set of states that may be of further interest. Such analytical mathematical algorithms that have been established include, but are not limited to, Kalman filtering (and highly Kalman filtering), hidden-Marcov filtering, Bayesian analysis, artificial neural network analysis, or fuzzy logic analysis. These control systems can be easily implemented in software, hardware, or a combination thereof. (See " Solutions for MEMS Sensor Fusion, " Esfandyari, J, De Nuccio, Xu, G., Solid State Technology, July 2011, 21, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety).

추가 실시예에 있어서, 예를 들어, 시스템이 작동하지 않는 경우의 "휴식(at rest)", 또는 시스템이 정지한 후 실제로 일어날 수 있는 "피크 열(peak heat)"을 포함하여, 상이한 기계 작동 조건하에서 유체 특성에 대한 추가적인 이해를 얻을 수 있다. 아무런 냉각 유체가 순환하지 않는 경우에는 정지 후에 온도가 상승할 수 있다. 유체가 가열 및 냉각됨에 따라서, 유체 특성이 변화하게 된다. 짧은 가열 또는 냉각 기간에 걸쳐서 이들 변화를 측정하는 것은 가치 있는 윤활유의 특성에 대한 추가적인 표시 및 통찰력을 만들어 낼 수 있다. 예를 들어, 유체가 가열됨에 따라서 광 흡수가 변할 수 있다. 또한, 온도 차트로 전기적 특성의 변화를 추적하는 것은 유체의 상태에 대한 추가 정보를 제공할 수 있다. 편차는, 예를 들면, 기계가 작동 중일 뿐만 아니라 기동 또는 정지시에 제어 시스템에게 측정을 요구하도록 할 수 있다.In a further embodiment, different machine operations, including, for example, "at rest" when the system is not operational, or "peak heat" Under the conditions, additional understanding of fluid properties can be obtained. If no cooling fluid circulates, the temperature may rise after stopping. As the fluid is heated and cooled, the fluid properties change. Measuring these changes over short heating or cooling periods can create additional markings and insights into the properties of valuable lubricants. For example, light absorption may vary as the fluid is heated. Also, tracking changes in electrical properties with a temperature chart can provide additional information about the state of the fluid. Deviations can cause the control system to require measurements, for example, during start-up or shutdown, as well as when the machine is operating.

본 출원은 전통적인 진단이 지닌 다수의 제한을 해결한다. 먼저, 테스트를 위한 유체 샘플링에서의 전통적인 시간 지연은 중요 장비를 손상시키는 위험을 초래할 수 있다. 종종 윤활유는 이것을 교환하는 시점에 샘플링한다. 내부 부분의 마모에 대한 통찰력을 제공하는데 잠재적으로 유용한 한편, 연구실로부터 결과가 회신될 때까지 기계는 잠제적으로 불안전한 상태에서 작동될 수 있다. 둘째, 윤활유는 단기간 동작 중에, 종종 150℃를 초과할 수 있는 극한 온도에 노출되어, 잠재적으로 윤활유 내의 첨가제의 일부 고장을 야기할 수 있다. 이러한 상태에서 종종 장비가 "꺼짐(turned off)"으로써 상술한 문제는 대개 검출되지 않는다. 비록 새로 발생한 열이 없어도, 잔여 열이 윤활유 내로 전달되어 이것의 성능에 잠재적인 충격을 가할 수 있다. 그러한 극한 온도는 종종 신뢰성 있는 작동을 지원하기 위해 통합형 현장(in-situ) 감지 시스템을 설계하는데 있어서 특별한 공학적인 노력을 종종 요구한다. 또한, 센서 및 기타 전기적 능동 소자는 이러한 환경을 지원할 필요가 있다. 정상 및 고부하 작동 중에 윤활유에 가해질 수 있는 다양한 압력을 지원하는 것도 마찬가지로 중요하다. 시간이 지남에 따라 윤활 시스템 내에 가해지는 피크 온도와 압력을 견디도록 현장 센서 구성을 설계해야 한다.The present application addresses many of the limitations of traditional diagnostics. First, the traditional time delay in fluid sampling for testing can pose a risk of damaging critical equipment. Often the lubricant samples at the point of exchange. While potentially useful in providing insight into the wear of internal parts, the machine can be operated in a potentially unsafe condition until results are returned from the laboratory. Second, the lubricating oil can be exposed to extreme temperatures, often exceeding 150 캜, during short-term operation, potentially causing some failure of the additives in the lubricating oil. Often in this state the equipment is "turned off" so that the above-mentioned problems are usually not detected. Even if no new heat is generated, the residual heat can be transferred into the lubricant, potentially impacting its performance. Such extreme temperatures often require special engineering efforts to design an integrated in-situ sensing system to support reliable operation. In addition, sensors and other electrically active devices need to support this environment. It is equally important to support the various pressures that can be applied to the lubricant during normal and high load operation. The on-site sensor configuration must be designed to withstand peak temperatures and pressures applied to the lubrication system over time.

여러 변수는 윤활유의 특성에 대한 통찰력을 제공한다. 일부 변수를 직접 측정할 수 있는 한편, 다른 변수는 도출할 수 있다. 유체 상태에 대한 기본적인 이해를 달성하기 위해, 윤활제의 여러 측정값(센서 양식)은 가령, 온도, 절대압력, 전기 임피던스 또는 저항, pH, 광 투과 또는 흡수, 및 자기 측정에 도움을 줄 수 있다. 전기 및 광 변환의 결합 측정을 통한 탄소 축적도 같이, 측정은 직접 이루어지거나(가령, 온도 센서를 통한 온도) 도출된다. 일부 이들 데이터 점을 획득할 수 있는 열전대 및 압력 센서 같은 표준 기술이 현재 이용 가능하며, 사용되고 있다. 도출된 측정값(가령, 작동 범위 내의 점도 적합성)은 직접 측정으로부터 계산할 수 있으며, 온도 및 압력의 범위에서 추정할 수 있다. 추가적인 검출 방법은 가동 자기 입자의 검출을 향상시키기 위해 하나 이상의 도출 코일 및 자기 센서의 사용을 포함한다. 가령, 광학 광원 및 광 검출기로 이루어진 광 투과율계는 다양한 파장에서의 광학 광 흡수의 변화를 측정하여 윤활유 내의 탄소 그을음 축적 및 기타 잠재적인 오염물과 물질을 특징화한다. 그러한 모든 측정값은 윤활유의 기본적인 건강상태의 정확한 표시를 제공하기 위해 온도 및 압력 보정(또는 정상화)해야 한다. 또한, 시스템 작동의 변화에 대해 압력 측정값을 획득할 수 있다. 시스템이 소정의 표준을 넘어 배향됨으로 인해 압력 판독이 무효화될 수 있는 경우를 결정하기 위해 다축 가속도계로부터의 배향의 계산을 사용하거나, 대안으로 그러한 소정의 표준 한계 내에서 시스템 배향에 대해 압력 판독을 보상한다.Several variables provide insight into the nature of the lubricant. Some variables can be measured directly, while other variables can be derived. To achieve a basic understanding of the fluid state, several measurements of the lubricant (sensor form) can be helpful, for example, temperature, absolute pressure, electrical impedance or resistance, pH, light transmission or absorption, and magnetic measurements. Like carbon accumulation through the combined measurement of electricity and light conversion, the measurement can be made directly (for example, through a temperature sensor). Standard techniques such as thermocouples and pressure sensors capable of acquiring some of these data points are now available and in use. The derived measurements (for example, viscosity suitability within the operating range) can be calculated from the direct measurements and can be estimated in the range of temperature and pressure. Additional detection methods include the use of one or more derivation coils and magnetic sensors to enhance the detection of the moving magnetic particles. For example, a light transmittance meter consisting of an optical light source and a photodetector characterizes carbon soot accumulation and other potential contaminants and materials in lubricating oil by measuring changes in optical absorption at various wavelengths. All such measurements should be temperature and pressure corrected (or normalized) to provide an accurate indication of the basic health condition of the lubricant. In addition, pressure measurements can be obtained for changes in system operation. It is possible to use a calculation of the orientation from a multi-axis accelerometer to determine when the pressure reading can be invalidated due to the system being oriented beyond a certain standard, or alternatively to compensate the pressure readings for system orientation within such certain standard limits do.

점도 분석은 윤활제의 순 유체 마찰을 결정하는 다수의 센서 판독값으로부터 마찰 지수를 도출한다. 본 발명은 예를 들어, 선택된 구역에서 유체 윤활제 내의 2개의 자기 센서에 의해 측정함으로써 점도를 도출하는 간단한 방법을 제시한다. 비-레이턴시 홀 센서(no-latency Hall sensor) 같은 이러한 자기 센서는 윤활제 흐름 내에서 거의 유사하게 서로 근접하게 배치된다. 소형 교란 유발기는 도출된 유동 교란에 근거하여 흐름의 약간의 차이를 센서 근처에서 측정할 수 있게 한다. 이 측정은 광 투과율계를 이용하여 광 흡수 측정과 추가로 통합할 수 있다. 이러한 온도와 연결된 통합 측정, 또는 획득한 압력 판독값은 마찰 지수를 계산하기 위한 구성을 제공한다. 홀 기반 센서는 최대한 유사하게 설계되어 있다. 난류 유발기에 의해 야기되지 않는 시간적 및 공간적인 변화는 거의 동일한 2개의 센서를 이용하여 감산된다. 또한, 난류 유발기의 형상은 유체 분자가 날개 위와 아래에서 약간 다른 속도로 여행하는 항공 어플리케이션과 유사한 유체 속도와 관련된 미묘한 변화를 생성하도록 설계되어 있다. 점도는, 문서화된 윤활유 점도 기준 데이터를 이용하여, 국부적인 온도 및 압력과 함께 약간의 차이가 있는 이들 측정값으로부터 도출하여, 실시간 윤활 조건의 표시를 제공할 수 있다.The viscosity analysis derives the friction index from a number of sensor readings that determine the net fluid friction of the lubricant. The present invention provides a simple method of deriving viscosity, for example, by measuring by two magnetic sensors in a fluid lubricant in a selected zone. These magnetic sensors, such as a no-latency Hall sensor, are placed closely adjacent to each other within the lubricant flow. A small disturbance trigger enables a slight difference in flow to be measured near the sensor based on the derived flow disturbance. This measurement can be further integrated with the light absorption measurement using a light transmittance meter. An integrated measurement, or acquired pressure reading, associated with this temperature provides a configuration for calculating the friction index. Hall-based sensors are designed to be as similar as possible. The temporal and spatial changes not caused by the turbulence inducer are subtracted using almost the same two sensors. In addition, the shape of the turbulence inducer is designed to create subtle changes related to fluid velocities similar to aerospace applications where fluid molecules travel at slightly different velocities above and below the wing. The viscosity can be derived from these measurements with slight differences with local temperature and pressure using the documented lubricant viscosity reference data to provide an indication of real-time lubrication conditions.

바람직하게, 센서는 고온의 엔진 윤활제에 견딜 수 있게 설계된다. 고온 열전대는 온도를 측정하고, 후막 레지스터는 압력 감지가 가능하며, 고온 자기 센서가 있다. 광 측정 방법은 입증된 고온 설계에 근거한다. 바람직하게, 광 스펙트럼은, 윤활유가 유체, 환경 및 잠재적인 오염물에 따라, 고온에서 에너지를 방출하지 않는 UV 내지 중간-IR 범위를 갖는다. 투과율 범위는 mm로 측정되며, 발광 소자와 수광 소자 간의 거리는 공지의 MEMS 제조 기술을 이용하여 정확하게 제어된다. 광 발광 소자와 수신 소자 간의 거리는 매우 정확해야 한다. 이들 소자는 모두 구현 가능하며, 유용한 데이터를 중계하는 방식으로 상술한 극한 온도 및 압력 환경에서 개별적으로 작동한다. 상술한 방법으로 디자인이 한정되지 않는다. 현재, 이들 방법은 효과가 입증되었고 간단한 해법을 제공한다. Preferably, the sensor is designed to withstand high temperature engine lubricants. The high temperature thermocouple measures the temperature, the thick film resistor is pressure sensitive, and there is a high temperature magnetic sensor. The optical measurement method is based on a proven high temperature design. Preferably, the light spectrum has a UV to medium-IR range in which the lubricating oil does not emit energy at high temperatures, depending on the fluid, environment and potential contaminants. The transmittance range is measured in mm, and the distance between the light emitting element and the light receiving element is precisely controlled using a known MEMS manufacturing technique. The distance between the light emitting device and the receiving device must be very accurate. These devices are all implementable and operate individually in the extreme temperature and pressure environment described above in a manner that relay useful data. The design is not limited to the above-described method. Currently, these methods have proven to be effective and provide a simple solution.

실시예에 있어서, 전체에 걸쳐서 설명한 시스템 및 방법은 내연 기관(즉, 샘플을 제거하는데 시간지연 없이, 엔진 활성화 중에 유체를 모니터링하는) 내에서 또는 그와 관련해서 존재하는 고온 환경과 관련된 그러한 유체의 실시간 모니터링을 제공한다. 바람직하게, 상기 시스템 및 방법은 내연 기관에서 보통 사용하는 오일계 윤활유와 아울러, 변속기 오일 같은 기타 유체, 또는 부동액 같은 글리콜계 냉각제, 및 제조 환경 및 건강관리 산업에서 사용하는 중요한 구명 의료 장비의 기타 유체를 모니터링한다. 바람직하게, 상기 시스템 및 방법은 다수의 양식 센서를 이용하여 실시간 모니터링을 제공함으로써, 다양한 작동 조건하에서, 모니터링한 유체의 등급을 결정한다. 다른 측면은 윤활제 내에, 금속과 같은 공지의 유해한 미립자의 존재를 검출하는 본 발명의 능력에 있다. 기술한 다른 측면은 윤활유 내에 계속해서 함침되는 센서 모듈로 유체를 모니터링하는 것이다. 기술한 또 다른 측면은 유체 상태를 병렬 통합형으로 실시간 분석하는 것이다. 기술한 또 다른 측면은 오염물의 감지와 포집 및 불리한 작동 상태의 감지를 향상시키도록 설계되는 구체적으로 가공된 나노입자의 도입에 있다. 본 발명은 또한, 고온 및 그러한 기계의 작동 환경에서 겪는 기타 조건을 기술한다.In an embodiment, the systems and methods described throughout are suitable for use with such fluids in connection with a high temperature environment present in or associated with an internal combustion engine (i.e., without delaying the removal of the sample, monitoring the fluid during engine activation) Provides real-time monitoring. Preferably, the systems and methods are used in conjunction with oil-based lubricants commonly used in internal combustion engines, as well as glycol-based coolants such as other fluids such as transmission fluids or antifreeze fluids, and other fluids of critical life-saving medical equipment used in the manufacturing environment and healthcare industry Lt; / RTI > Preferably, the system and method provide real-time monitoring using a plurality of form sensors to determine the rating of the monitored fluid under various operating conditions. Another aspect resides in the ability of the present invention to detect the presence of known noxious particulates, such as metals, in lubricants. Another aspect described is to monitor the fluid with a sensor module that is continuously impregnated in the lubricant. Another aspect described is the parallel analysis of fluid states in real time. Another aspect described is the introduction of specifically engineered nanoparticles designed to enhance the detection and capture of contaminants and the detection of adverse operating conditions. The present invention also describes high temperatures and other conditions experienced in the operating environment of such a machine.

예시적인 실시예에 있어서, 실시간 다중 모드 유체 감지 시스템은 모니터링할 유체에 함침되도록 한 능동 감지 환경(100)을 포함하는 단일 유닛의 자족식 실시예다. 센서는 나사 볼트(200)를 통해서 제 위치에 유지되는 오일 드레인 플러그(300) 내에 매립된 전자 능동 센서와 함께 유체 내에 배치될 수 조립체에 부착된다. 볼트 헤드는 마이크로컨트롤러, 필터 및 기타 요소들을 포함하도록, 명령, 제어 및 통신 모듈, C3 모듈(400)이라 부르는 자족식 시스템의 비-센서 요소를 수용한다. 또한, 바람직하게, 조립체 내에는 유도 코일(108)과, 전원(180) 같은 시스템을 작동하는데 필요한 동력을 포함하는 기타 방법의 신호원을 구비된다. 볼트 조립체는 기술자가 설치 및 제거할 수 있는 자족식 플랫폼이다. 그러한 환경은 유체의 저장통으로서 기능할 수도 있는 자동차 또는 윤활 회수 시스템에서 유사한 "최저점" 상의 오일 드레인 플러그의 전형이다. 유체 환경은 정상 및 비정상적인 작동을 통해 온도 및 압력의 변화를 받게 된다. 이러한 센서는 온도 및 압력 사양 내에서, 및 비정상적인 상태를 감지할 수 있는 정상적인 작동 환경을 넘는 통상적인 공차로 작동하도록 설계되어 있다.In an exemplary embodiment, the real-time multimode fluid sensing system is a self-contained embodiment of a single unit that includes an active sensing environment 100 that is immersed in a fluid to be monitored. The sensor is attached to the assembly, which can be placed in fluid with an electronic active sensor embedded in the oil drain plug 300, which is held in place through the threaded bolt (200). The bolt head accepts a non-sensor element of a self-contained system, called a command, control and communication module, C3 module 400, to include a microcontroller, filter and other elements. Also included within the assembly are preferably an induction coil 108 and other sources of signal including power needed to operate the system, such as the power supply 180. The bolt assembly is a self-contained platform that can be installed and removed by an engineer. Such an environment is typical of an oil drain plug on a similar "lowest point" in an automotive or lubrication recovery system that may function as a reservoir for the fluid. The fluid environment is subject to changes in temperature and pressure through normal and abnormal operation. These sensors are designed to operate within the temperature and pressure specifications, and with typical tolerances beyond the normal operating environment to detect abnormal conditions.

감지환경 내에서, 시스템은 자기, 광 및 전기를 포함하는 다수의 센서 양식에 걸쳐 자신의 국부 및 낮은 에너지 기준 신호원을 프로그램에 따라 발생하고, 그 안의 값들을 연속으로 검출함과 아울러, 연속적인 압력 및 온도 측정값을 수동적으로 수신한다. 센서 플랫폼(100)의 능동 소자는 측정 중에 유체 내에 함침되도록 한다. 센서가 유체 내에 완전히 또는 부분적으로 함침되지 않는 경우, 이것은 광 송신(106) 내지 광 수신(107)과 아울러 예상되는 값 공차의 전원(101) 내지 수신(104)에 걸친 다수의 센서 확인을 통해 검출 및 확인할 수 있다. 이러한 식으로, 유체의 부족 상태를 다수의 접근법으로 검출할 수 있음과 아울러, 전기 및 광 센서 모두 정확하게 협력적으로 크로스 체크되는지를 검증할 수 있다.Within the sensing environment, the system programmatically generates its local and low energy reference signal sources over a number of sensor forms including magnetic, optical and electrical, and continuously detects the values therein, Manually receive pressure and temperature measurements. The active elements of the sensor platform 100 are allowed to be impregnated into the fluid during the measurement. If the sensor is not fully or partially impregnated in the fluid it is detected through optical sensor 106 to light reception 107 as well as multiple sensor acknowledgments across power source 101 to reception 104 of expected value tolerances. And confirm. In this way, the lack of fluid can be detected in a number of approaches, as well as verifying that both the electrical and optical sensors are correctly co-cross checked.

자기 감지는 신호 증폭, AD 변환 및 데이터 필터링을 실행하는 데이터 획득 제어부(109)에 의해 수신되고 처리되는 자기 센서(103) 바로 옆에서 소정의 고정 기준 거리를 갖는 미리 정의한 프로그램가능한 특성(102)의 신호를 생성하는 단계를 통해서 달성된다. 검출은 동일한 유형이거나 상이할 수 있고, 유체 상태의 직접 및 차동 모두의 측정값을 제공할 수 있는 신호에 상응하는 응답 속도를 제공하는 그러한 유형의 하나 이상의 센서(103)에 의해 달성될 수 있다. 데이터 획득 제어부(109)는 마이크로컨트롤러(140)로 통신되는, 증폭 및 잡음 감소 필터링을 포함하는 신호를 필터링하고 분석하는 단계를 실행한다. 다른 측정 치수와 연결시 자기 측정은, 검출된 조건의 확인과 아울러, 활성화시에 검출될 수 있는 자기 특징을 발전시키는 상자성 나노 입자 같은 예외 조건 검출용 벡터 모두를 허용한다. 나노 입자 활성화는 센서와 독립적이며, 극한 온도 한계를 초과하는 등의 예외 조건에 따라 트리거된다.The magnetic sensing is performed by a predefined programmable characteristic 102 having a predetermined fixed reference distance immediately adjacent to the magnetic sensor 103 that is received and processed by the data acquisition control 109 to perform signal amplification, ≪ / RTI > signal. The detection can be accomplished by one or more sensors 103 of that type, which may be the same type or different and provide a response speed corresponding to a signal that can provide both direct and differential measurements of the fluid state. The data acquisition control unit 109 performs the steps of filtering and analyzing the signals, including amplification and noise reduction filtering, communicated to the microcontroller 140. In connection with other measured dimensions, magnetic measurements permit both the identification of the detected conditions and the vector for detecting exceptional conditions, such as paramagnetic nanoparticles, which develop magnetic characteristics that can be detected during activation. Activation of the nanoparticles is independent of the sensor, triggered by exceptional conditions such as exceeding the extreme temperature limit.

하나 이상의 광 센서(107)는, 협대역 주파수 동조 발광 다이오드(LED) 같은 하나 이상의 특수 광 파장 이미터와, 광 수용체 같은 광 수신기로 이루어질 수 있는 하나 이상의 특정 광원(들)(106)과 광학적으로 연결될 수 있다. 오늘날의 광 이미터는 협대역 주파수로 광을 방출하도록 할 수 있다. 그러한 파장은 유체 및, 이 유체 내에 축적될 수 있는 오염물의 특정 유형에 따라 달라진다. 도 6은 근적외선 영역에 걸친 대표적인 맵을 도시한다. 광 센서는 제한되지 않으나, LED 발광시 유체의 존재를 비롯한 다수의 특성을 결정할 수 있다. 또한, LED는 수반하는 광 수용체로부터의 상이한 소정의 고정 거리에 놓여짐으로써, 서로 다른 주파수에 걸쳐 흡수도의 프로파일에 기반한 거리를 제공할 수 있다. 실시예는 소정의 거리에서 광 수용체에 대한 하나의 LED 이미터와 아울러, 공지의 시퀀스로 펄싱된 광 수용체로부터 소정 거리 이격된 다수의 LED에 의해 달성할 수 있다. 제어 논리는 마이크로컨트롤러(140) 및 데이터 획득 제어부(109) 내의 소프트웨어/펌웨어를 통해서 관리된다. 광 센서는 광학 특성에서의 특수 파장의 흡수와 시계열 변화 모두의 차이를 검출할 수 있다. 개발한 광 센서는 능동 및 수동 모드 모두에서 작동한다. 능동 모드에서 광원은 유체를 통해 소정의 강도 및 파장의 광을 펄싱함으로써, 이 광원으로부터의 광의 흡수도와 레벨을 측정한다. 이 소형 투과율계는 도 6에 도시한 바와 같이, 특수 파장을 통해서 고장 같은 유체 특성의 변화 및/또는 특수 오염물을 검출하게 된다. 다른 작동 모드에서는 온도의 일탈 같은 예외 사건에 의해서 트리거된 광학 활성 나노입자를 검출한다. 이 모드에서, (제한되지 않으나, 특수 파장 광 트리거 및 전기 트리거 또는 자기 트리거) 등의 신호원은, 광 센서(107)에 의해서 검출될 수 있도록 특수 가공된 나노입자가 특정 주파수에서 형광을 발하게끔 한다. 광 이미터는 프로그래밍 시퀀스로 펄싱됨으로써 공통 광 수용체가 감지 수신점으로서 적용될 수 있고, 마이크로컨트롤러 내의 소프트웨어는 이미터 주파수를 광 수용체 센서에 의해 수신한 신호 응답에 결합시킬 수 있다. 또한, 나노입자의 활성화는 감지로부터 독립되어 있다. 나노입자를 트리거하는 방법은, 활성화된 입자가 광 트리거로부터 독립될 수 있는, 가령, 나노입자가 트리거되고, 그 트리거로서 자계원 또는 전계원을 발할 수 있으면 되며, 이는 다차원 센서에 의해 제공된다.The one or more optical sensors 107 may include one or more specific light wavelength emitters, such as narrow band frequency tuned light emitting diodes (LEDs), and one or more specific light source (s) 106, which may consist of an optical receiver, Can be connected. Today's light emitters are capable of emitting light at narrowband frequencies. Such wavelengths depend on the fluid and the particular type of contaminant that can accumulate in the fluid. Fig. 6 shows a representative map over the near infrared region. The optical sensor is not limited, but can determine a number of characteristics including the presence of fluid upon LED emission. Also, the LEDs can be placed at different predetermined fixed distances from the accompanying photoreceptor, thereby providing a distance based on the profile of the absorption over different frequencies. Embodiments can be achieved with a single LED emitter for a photoreceptor at a given distance, as well as by multiple LEDs spaced a predetermined distance from a photoreceptor pulsed in a known sequence. The control logic is managed through the software / firmware in the microcontroller 140 and the data acquisition control unit 109. [ The optical sensor can detect the difference between the absorption of a specific wavelength in the optical characteristic and the time series change. The developed optical sensor operates in both active and passive modes. In the active mode, the light source measures the absorption and level of light from the light source by pulsing light of a predetermined intensity and wavelength through the fluid. As shown in Fig. 6, this small transmissivity meter detects a change in fluid characteristics such as a failure and / or a special contaminant through a special wavelength. Other operating modes detect optically active nanoparticles triggered by exceptional events such as temperature deviations. In this mode, sources such as (but not limited to, a special wavelength light trigger and an electrical trigger or a magnetic trigger) cause the specially processed nanoparticles to fluoresce at a specific frequency so that they can be detected by the optical sensor 107 do. The optical emitter can be pulsed into a programming sequence so that a common photoreceptor can be applied as the sense receiving point and software in the microcontroller can couple the emitter frequency to the signal response received by the photoreceptor sensor. In addition, activation of nanoparticles is independent of detection. The method of triggering the nanoparticle is as long as the activated particle can be independent of the light trigger, for example, if the nanoparticle is triggered and emits a magnetic or electric field source as its trigger, which is provided by the multidimensional sensor.

전기적 특성의 변화 감지는 유체의 유전률 같은 측정한 전기 용량으로부터 얻은 소정의 기준 거리에 배치된 전원(101)에 의해 달성된다. 신호의 강도와 주파수 및 측정은 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러 펌웨어에 근거하며, 소스와 측정 센서 사이에 배치되고 연속으로 모니터링될 유체의 기본 특성에 근거 및 의존한다. 전기 저항 및 용량은 데이터 획득 제어부(109)를 통해 간극에 걸쳐서 측정될 수 있다. 상이한 유체는 서로 다른 특성을 갖게 되며, 따라서 소스 계 및 센서 수신 특성 모두를 프로그램에 따라 구성하도록 제어하는 능력은 본 발명의 중요한 측면이다. 압력 센서(111) 및 온도 센서(110) 역시 데이터 획득 제어부(109)에 접속되어 있다. 이들 센서는 또한 열 및 압력 레벨의 정상 및 비정상적인 상태를 검출할 수 있고, 환경의 작동 상태에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 피크 작동 환경을 통한 휴식(시스템이 작동하지 않는 경우) 같은 유체 상태의 변화는 프로그램 가능한 마이크로컨트롤러부(140)에 의해 평가할 수 있다. 이러한 어플리케이션은 "휴식" 및 "작동시" 모두의 이해를 발전시키는 것을 포함하도록 소프트웨어/펌웨어로 개발할 수 있다. 또한, 특정 압력 및 온도에서의 프로파일은 계산의 결정(가령, 자기 센서가 홀 효과(103)를 사용하는 것에 근거하는 경우, 온도/압력으로 인한 오프셋)과, 온도 및 압력 프로파일로 인한 광 특성의 변화 모두를 위해서 유용할 수 있다. 또한, 나노 입자의 검출은, 자기 또는 광학 양식에 의해서 검출을 용이하게 하는, 주파수 같은 어떤 특성의 전기 신호의 도입에 의해서 트리거될 수 있다.The change detection of the electrical characteristic is achieved by the power source 101 disposed at a predetermined reference distance obtained from the measured capacitance such as the dielectric constant of the fluid. The strength and frequency of the signal and the measurement are based on the programmable microcontroller firmware and are based on and depend on the basic characteristics of the fluid to be placed and monitored continuously between the source and the measurement sensor. The electrical resistance and capacitance may be measured across the gap through the data acquisition control 109. The ability of different fluids to have different characteristics and thus to control both the source system and the sensor reception characteristics to be programmed is an important aspect of the present invention. The pressure sensor 111 and the temperature sensor 110 are also connected to the data acquisition control unit 109. These sensors can also detect normal and abnormal conditions of the heat and pressure levels and can provide insight into the operating conditions of the environment. A change in the fluid state, such as break through the peak operating environment (if the system is not operating), can be evaluated by the programmable microcontroller unit 140. These applications can be developed with software / firmware to include developing an understanding of both "break" and "on the move". In addition, the profile at a particular pressure and temperature can be used to determine the amount of optical characteristics (e.g., the offset due to temperature / pressure) It can be useful for all of the changes. In addition, the detection of nanoparticles can be triggered by the introduction of electrical signals of any nature, such as frequency, which facilitate detection by magnetic or optical means.

3차원 공간에서 도 1의 오일 드레인 플러그(300)의 배향의 변화를 추적하는 것은 다축 가속도 센서(112)에 의해서 달성되며, 참고로 대안적인 실시예에 있어서, 가속도계(112)는 C3 모듈(400), MEMS 센서 플랫폼(100), 수신기(170), 또는 기타 외부 위치에 배치될 수 있다. 가속도계 센서(112)는 MEMS 장치(100) 내, 자족식 시스템의 비센서 소자 내, 명령, 제어 및 통신 모듈이라 부르는 C3 모듈(400) 내에, 또는 다른 프로세서 유닛 근처에 배치될 수 있다. 관심이 있는 각 축의 가속도는 데이터 획득 제어부(109)에 의해서 측정되며, 오일 드레인 플러그(300)의 배향, 즉, 공간 내 차량 엔진의 배향을 계산하기 위해 사용한다. 배향 계산은 데이터 획득 제어부(109)에서 사용함으로써, 압력 센서(111)로부터 측정값을 획득하고, 특정 압력 판독값을 거부하거나, 공지의 배향 표준에 따라서, 압력 출력을 보상하기 위해 특정 압력 판독값으로 조정할 수 있다.Tracking changes in the orientation of the oil drain plug 300 of FIG. 1 in a three-dimensional space is accomplished by a multi-axis acceleration sensor 112, and in an alternative embodiment by reference, the accelerometer 112 includes a C3 module 400 ), A MEMS sensor platform 100, a receiver 170, or other external location. The accelerometer sensor 112 may be located within the MEMS device 100, within the non-sensor element of the self-contained system, within the C3 module 400, which is referred to as command, control, and communication module, or near other processor units. The acceleration of each axis of interest is measured by the data acquisition control unit 109 and used to calculate the orientation of the oil drain plug 300, that is, the orientation of the vehicle engine in space. The orientation calculation is used in the data acquisition control unit 109 to obtain a measurement value from the pressure sensor 111 and to reject the specific pressure reading value or to calculate a specific pressure reading value .

실시간 클럭(150)은 마이크로컨트롤러 모듈(140)에 의한 트리거 모니터링 사건에 대한 정확한 시간 기준을 제공하며, 획득한 데이터와 시계열 분석을 위한 시간 기준을 결합한다. 실시간 클럭은 기록된 각각의 다중 모드 센서의 측정값과 결합될 수 있는 시간 및 날짜 정보 모두를 제공한다.The real time clock 150 provides an accurate time reference for trigger monitoring events by the microcontroller module 140 and combines the acquired data with a time reference for time series analysis. The real-time clock provides both time and date information that can be combined with the measured values of each recorded multimode sensor.

또한, 프로그램가능한 마이크로컨트롤러(140)도 필터링의 사용을 비롯해 처리 전 및 후 모두의 정보와, 데이터 보정을 제공하기 위한 기타 알고리즘을 제공한다. 그 결과는 유선 또는 무선 접속을 통해 통신 모듈(160)을 경유하여 수신기(170)에 전달된다. 참고로, 수신기(170)는 통합 시스템에서 데이터를 수신하는 디스플레이, 처리부, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 수신기(170) 및 마이크로컨트롤러는 모두 시계열 데이터를 기록 및 평가하기 위한 내부 저장부(280)를 가질 수 있다.The programmable microcontroller 140 also provides information both before and after processing, including the use of filtering, and other algorithms for providing data correction. The result is communicated to the receiver 170 via the communication module 160 via a wired or wireless connection. For reference, the receiver 170 may include a display, a processing unit, or both, for receiving data in an integrated system. Both the receiver 170 and the microcontroller may have an internal storage 280 for recording and evaluating time series data.

마이크로컨트롤러(140) 내에는 센서 데이터가 축적되고, 다수의 센서를 통해서 추가로 필터링 및 통합이 이루어진다. 원 데이터는 온도, 압력, 광 흡수, 전기 저항 및 자기 특징(203, 204, 205, 206, 207 및 208) 같은 각각의 개별 센서 양식에 대해 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP) 세트에 의한 처리가 이루어진다. 결과의 병렬 출력(데이터 보정 필터링(220) 전 및 후 모두)은 통신 모듈(160)을 통해 전달될 수 있는 원 데이터 출력(260) 모두를 제공한다.Sensor data is accumulated in the microcontroller 140, and further filtering and integration are performed through a plurality of sensors. The raw data may be stored in one or more sets of digital signal processors (DSP) for each individual sensor style, such as temperature, pressure, light absorption, electrical resistance and magnetic characteristics 203,204, 205,206, . The resultant parallel output (both before and after data correction filtering 220) provides all of the raw data output 260 that can be communicated via communication module 160.

구성 모듈(270)은 기준선 및 오류 조건과 아울러, 기타 구성의 저장, 사건 모니터링, 트리거 등을 비롯한 파라미터를 포함하도록, 고도의 필터(220)에 필터링 및 처리 파라미터를 동적으로 설정할 수 있다. 구성 모듈은 통신 모듈(160)을 통해서 외부 장치에 접속된다.The configuration module 270 can dynamically set filtering and processing parameters in the advanced filter 220 to include parameters such as baseline and error conditions, as well as other configuration storage, event monitoring, triggers, and the like. The configuration module is connected to the external device through the communication module 160.

나노 상태 검출기(240)는 하나 이상의 센서 세트를 통해서 어떤 특징을 나타내는 트리거 및 활성화된 임의의 나노 입자에 대해 연속으로 체크한다. 이 검출기는 마이크로컨트롤러에 프로파일 및 프로그램된 상태에서, 임의의 활성 특징을 검출하는 것을 포함한다. 상태 검출기는 하나 이상의 센서 세트로부터 DSP 처리의 출력을 평가하고, 실시간 특성(230) 데이터와 결합된 필터링 및 통합된 특성 데이터를 통합한다. 또한, 나노 상태 검출기는 디스플레이(260) 및 저장부(280)에 출력을 제공함과 아울러, 구성 모듈(270)을 통해 구성 파라미터를 수신할 수 있다.The nano-state detector 240 continuously checks for any triggered and activated nanoparticles that exhibit certain characteristics through one or more sensor sets. The detector includes detecting any active features in the microcontroller in a profiled and programmed state. The state detector evaluates the output of the DSP processing from one or more sensor sets and integrates filtered and integrated characteristic data combined with real-time characteristic 230 data. The nano-state detector may also provide outputs to display 260 and storage 280, as well as receive configuration parameters via configuration module 270.

또한, 작동 중에 마이크로 프로세서 및 관련 프로그래밍 소프트웨어에 의해 지시되는 바와 같은 간격으로 연속 또는 폴링될 수 있으며, 정확한 시간 기준(150)을 제공하도록 실시간 클럭을 포함함으로써 더 향상될 수 있다. 그러한 측정의 "크로스 체크"는 모두 고유값의 확인을 제공하고, 데이터 보정(예를 들어, 칼만 필터링 및 기타 알고리즘 기술) 및 전체 센서 시스템의 완전성을 향상시킨다. 많은 고부가가치 시스템의 경우, "결함"이 검출되면, 종종 고장요인은 환경이 아닌 센서에 있다. 본 발명은 다수의 측정 기준에 걸쳐서 연속으로 확인함으로써 고유한 센서 플랫폼의 크로스 비교 및 검증을 제공하고, 예상 및 기대한 센서 출력/값에 의해 센서 시스템의 성능을 연속으로 확인할 수 있다. 이러한 식으로, 에러 상태(가령, 센서 고장)의 격리는, 본질적으로 공지의 고장난 장치로서 결함이 있는 센서라는 인식 및 교체에 대한 유용한 통찰력을 조작자에게 제공한다.It may also be continued or polled at intervals as indicated by the microprocessor and associated programming software during operation and may be further improved by including a real time clock to provide an accurate time reference 150. [ The "crosscheck" of such measurements all provide confirmation of eigenvalues and improve the integrity of data correction (eg, Kalman filtering and other algorithmic techniques) and the overall sensor system. In many high-value systems, when a "fault" is detected, the fault is often in the sensor, not in the environment. The present invention provides for cross comparison and verification of unique sensor platforms by continually checking across multiple measurement criteria and can continuously verify the performance of the sensor system with expected and expected sensor outputs / values. In this way, isolation of an error condition (e.g., sensor failure) provides the operator with useful insight into the recognition and replacement of a faulty sensor as an essentially known faulty device.

축전부(182) 및 선택적인 에너지 하베스터를 포함하는 전원(180)은 C3 모듈(400) 및 센서 플랫폼(100)에 전력을 공급한다. 일 실시예에 있어서, 축전부는 이것이 방전될 때까지 시스템에 전력을 공급하는 밧데리를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 축전부는 하나 이상의 에너지 하베스터에 접속되는 충전식 밧데리를 포함하여, 단일 전하를 넘는 축전부의 수명을 연장시킨다. 다른 실시예에 있어서, 축전부는 단일 전하를 넘는 축전부의 수명을 연장시키는 에너지 하베스터에 선택적으로 연결되는 전기 이중층 커패시터를 포함한다.A power source 180, including a power storage unit 182 and an optional energy harvester, powers the C3 module 400 and the sensor platform 100. In one embodiment, the power storage includes a battery that powers the system until it is discharged. In another embodiment, the power storage unit includes a rechargeable battery connected to one or more energy harvesters, extending the life of the storage unit over a single charge. In another embodiment, the power storage unit includes an electric double layer capacitor selectively connected to an energy harvester that extends the lifetime of the power storage unit beyond a single charge.

일 실시예에 있어서, 에너지 하베스터는 환경으로부터의 운동 에너지를 전류로 변환하는 진동 에너지 하베스터(183)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 에너지 하베스터는 가청 또는 진동 에너지를 전류로 변환하는 음향 에너지 하베스터(184)를 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 에너지 하베스터는 온도차를 전류로 변환하는 열에너지 하베스터(185)를 포함한다. 또 다른 실시예에있어서, 에너지 하베스터는 전자기 에너지 하베스터(186)를 포함하며, 안테나(188)는 전류로의 변환을 위한 F 트랜스미션 같은 백그라운드 전자기 방사선을 수집한다. In one embodiment, the energy harvester includes a vibrational energy harvester 183 that converts kinetic energy from the environment into current. In another embodiment, the energy harvester includes an acoustic energy harvester 184 that converts audible or vibrational energy into electrical current. In another embodiment, the energy harvester includes a thermal energy harvester 185 that converts the temperature difference to a current. In another embodiment, the energy harvester includes an electromagnetic energy harvester 186, and the antenna 188 collects background electromagnetic radiation, such as an F transmission for conversion into a current path.

C3 모듈(400)은 유선 또는 무선 프로토콜, 또는 둘 모두를 이용하여, 수신기(170)와 통신한다. 적절한 프로토콜은 현재, 유선 통신을 위한 컨트롤러 영역 네트워크(Controller Area Network, CAN) 버스, 및 로컬 상호접속 네트워크(Local Interconnect Network, LIN) 버스와, 무선 통신을 위한 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System, TPMS) 및 원격 키리스 시스템(Remote Keyless System, RKS) 같은 자동차용 시스템에 존재한다. 일부 실시예에 있어서, 수신기(170)는 처리부를 포함할 수 있다. 또한, 수신기는 모니터링 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.The C3 module 400 communicates with the receiver 170 using a wired or wireless protocol, or both. A suitable protocol is currently used for a controller area network (CAN) bus and a local interconnect network (LIN) bus for wired communications, a tire pressure monitoring system for wireless communication, TPMS) and remote keyless systems (RKS). In some embodiments, the receiver 170 may include a processing unit. The receiver may also include a display for displaying the monitoring status.

유체 파라미터의 변화를 현장 감지하기 위한 기계적인 설계는 독특한 특징을 포함하여, 비용을 최소화하고 긴 수명을 위한 환경 친화적인 견실한 디자인을 제공한다. 개념은 예정된 유지보수 스케줄에 따라 간단한 업그레이드의 설치 및 교체를 가능케 하는 오일 드레인 플러그에 내장된 압력 센서 장치를 포함하는 것이다. 이 센서에는 우수한 작동 온도 범위, 부착성, 및 부산물에 의한 염분과 석유에 내성을 갖는 에폭시 폴리머 수지가 장착된다. 이것은 차동 열팽창, 박리, 화학적 고장과 연관된 문제를 방지하는데 있어서 중요하다. 볼트는 최종 사용자의 사양에 근거하여 표준 나사 크기를 갖는다. 홀은 통합 시스템의 설치를 가능케 하고, 센서 플랫폼(100) 위에 존재하는 오일 경로를 제공하도록 볼트의 중앙을 통해 천공된다. 압력 센서는 외부는 대기압 통합 관(314)을 통해서 대기에 개방되어 있다. 볼트의 머리는 공동을 생성함으로써 볼트 내에 센서를 결합할 수 있게 하향 가공된다.Mechanical design for on-site sensing of changes in fluid parameters, including unique features, provides an environmentally sound and robust design for minimal cost and long life. The concept is to include a pressure sensor device built into the oil drain plug which allows the installation and replacement of a simple upgrade according to a scheduled maintenance schedule. The sensor is equipped with an epoxy polymer resin that has excellent operating temperature range, adhesion, and salt and oil resistance due to byproducts. This is important in preventing problems associated with differential thermal expansion, exfoliation, and chemical failure. The bolt has a standard thread size based on end user specifications. The holes enable the installation of the integrated system and are punched through the center of the bolt to provide the oil path present on the sensor platform 100. The pressure sensor is open to the outside through an atmospheric pressure integrated pipe 314. The head of the bolt is machined down so that the sensor can be joined in the bolt by creating a cavity.

도 7은 축전부(182) 및/또는 에너지 하베스터(183-186)를 포함하는 전원을 나타낸다. 그러한 에너지 하베스터는 특히 작동중인 엔진의 오일 팬으로부터의 진동 에너지(183), 또는 음향 에너지(184)를 수집할 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 다수의 실시예는 또한 유체 팬과 환경 간의 열 구배도 포함하며, 하베스터(185)는 열을 전기 에너지로 변환하기 위한 TEC(Thermo-Electric Converter, 열-전기 컨버터)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 전자기 하베스터(186)는 선택적으로 안테나(188)를 이용하여, 전계, 자계, 유도, 유선 또는 무선 전자기 에너지 중 어느 하나로부터 에너지를 수집할 수 있다.7 shows a power source including power storage unit 182 and / or energy harvesters 183-186. Such an energy harvester may collect vibrational energy 183, or acoustic energy 184, from the oil pan of the engine in operation, among others. As is known to those skilled in the art, many embodiments also include a thermal gradient between the fluid fan and the environment, and the harvester 185 includes a TEC (Thermo-Electric Converter) for converting heat to electrical energy . Alternatively, the electromagnetic harvester 186 may selectively use the antenna 188 to collect energy from any one of electric, magnetic, inductive, wired, or wireless electromagnetic energy.

도 8은 본 발명의 특히 바람직한 일 실시예를 나타내는 것으로, C3 모듈(400), 센서 플랫폼(100)과 동등한 통합 MEMS 센서 플랫폼(316), 밧데리(180)를 포함하는 오일 드레인 플러그 다중 모드 센서 시스템의 전체 절결도를 나타낸다. RF 안테나(310)는 통신을 제공하며, 일부 실시예에 있어서, 안테나(188)의 발전을 실행한다. 절결도에 도시한 인쇄 회로 기판(312)은 하나 이상의 기판 및 C3 모듈(400) 및 MEMS 센서 플랫폼(316 또는 100)에 대한 전기적 연결을 제공한다. 대기압 통합관 (314)은 본 실시예의 경우, 센서 플랫폼(316) 상에 배치된 차압 센서에 대기압을 전달한다. 참고로, 다른 실시예에 있어서, 이 차압 센서 대신에 절대압력 센서를 사용할 수 있으며, 기계적 압력 보상과는 반대로, 전기적인 보상을 가능케 하는 추가적인 대기압 센서는 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 당업자에게 있어서, 이러한 압력 센서에 대한 온도 보상은 정확성과 반복성을 향상시키는 것으로도 공지되어 있다. 볼트 나사(200)는, 일부 바람직한 실시예에 있어서, 전통적인 오일 드레인 팬 볼트에 대해 정각 드롭 인(conformal drop-in)교체를 제공한다.8 shows a particularly preferred embodiment of the present invention in which the C3 module 400, the integrated MEMS sensor platform 316 equivalent to the sensor platform 100, the oil drain plug multi-mode sensor system 316 including the battery 180, Of FIG. The RF antenna 310 provides communication and, in some embodiments, performs the evolution of the antenna 188. The printed circuit board 312 shown in the cutaway view provides electrical connection to one or more substrates and the C3 module 400 and the MEMS sensor platform 316 or 100. The atmospheric pressure integrated pipe 314 transfers the atmospheric pressure to the differential pressure sensor disposed on the sensor platform 316 in the case of the present embodiment. For reference, in another embodiment, an absolute pressure sensor may be used in place of this differential pressure sensor, and, contrary to mechanical pressure compensation, an additional atmospheric pressure sensor may be provided with or without an additional atmospheric pressure sensor to enable electrical compensation. For those skilled in the art, temperature compensation for such pressure sensors is also known to improve accuracy and repeatability. The bolt screw 200, in some preferred embodiments, provides conformal drop-in replacement for a conventional oil drain fan bolt.

일 실시예에 있어서, 이 센서 시스템은 유체 저장기의 바닥 근처의 압력을 측정하고, 선택적으로 이 압력을 대기압과 비교한다. 선택적으로, 측정에는 온도 보정이 포함될 수 있다. 이러한 접근법은 중력(또는 가속) 계에서 정압에 대응하는 센서 위의 칼럼에서 유체의 질량을 측정할 수 있다. 주어진 온도의 경우, 이 정압은 특정 온도 및 유체 함유 용기의 배향에서 유체의 레벨에 가깝다.In one embodiment, the sensor system measures the pressure near the bottom of the fluid reservoir and optionally compares this pressure to atmospheric pressure. Optionally, measurements may include temperature correction. This approach can measure the mass of a fluid in a column on a sensor corresponding to a static pressure in a gravity (or acceleration) system. For a given temperature, this static pressure is close to the level of fluid at the specific temperature and orientation of the fluid containing vessel.

상기의 설명은, 설명의 목적상, 특정 실시예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 상기의 예시적인 설명은, 개시한 정확한 형식으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 교시의 관점에서 많은 수정 및 변형이 가능하다. 발명의 원리 및 그의 실제 적용을 설명하기 위해 실시예들을 선택하고 설명하였으며, 따라서, 당업자라면 숙고한 특정 용도에 적합한 바와 같이, 발명 및 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예를 가장 잘 이해할 수 있다.The foregoing description has been presented for purposes of illustration and with reference to specific embodiments. It should be understood, however, that the foregoing description is not intended to limit the invention to the precise form disclosed. Many modifications and variations are possible in light of the above teachings. The embodiments have been chosen and described in order to explain the principles of the invention and its practical application and, therefore, those skilled in the art will be able to best understand the invention and various embodiments with various modifications as are suited to the particular use contemplated.

Claims (42)

유체 기반 밀폐계 시스템 환경 내에서 다수의 센서 양식으로부터의 측정값에서 도출된 유체의 다수의 특성을 연속으로 모니터링하는 통합 시스템.An integrated system that continuously monitors a number of characteristics of a fluid derived from measurements from multiple sensor forms within a fluid-based enclosure system environment. 제 1항에 있어서, 상기 시스템은 엔진내(in-motor) 윤활 모니터링 시스템인 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the system is an in-motor lubrication monitoring system. 제 1항에 있어서, 상기 모니터링은 실시간으로 이루어지는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the monitoring is in real time. 제 1항에 있어서, 원격 위치된 수신기 유닛을 더 포함하는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, further comprising a remotely located receiver unit. 제 1항에 있어서, 왕복운동 엔진 오일 드레인 팬 내에 형성되는 표준 크기 및 형상의 오일 드레인 플러그의 형식 요소(form factor)에 내장되고, 상기 시스템은 상기 수신기 유닛으로부터 원격 위치되어, 모니터링 정보가 원격측정(telemetry)에 의해서 상기 시스템으로부터 상기 수신기 유닛에 전달되는 통합 시스템.2. A method as claimed in claim 1, characterized in that it is embedded in a form factor of a standard size and shape oil drain plug formed in a reciprocating engine oil drain pan, the system being remotely located from the receiver unit, the system being communicated from the system to the receiver unit by telemetry. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식은 2개 이상의 전기, 온도, 자기, 광, 가속, 및 압력 센서를 포함하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the sensor configuration includes at least two electrical, temperature, magnetic, optical, acceleration, and pressure sensors. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 센서 양식은 인덕터를 포함하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the at least one sensor form comprises an inductor. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식은 하나 이상의 자기 및 광 센서를 포함하는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the sensor form comprises one or more magnetic and optical sensors. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식은 하나 이상의 전기, 자기 및 광 센서를 포함하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the sensor form comprises one or more electrical, magnetic and optical sensors. 제 1항에 있어서, 고온, 고압 및 고진동 환경에 견딜 수 있는 에폭시 캡슐 내에 수용되는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1 housed in an epoxy capsule capable of withstanding high temperature, high pressure and high vibration environments. 제 1항에 있어서, 신호 및 다수의 관련 유체 특성 모두를 검출하기 위한 다수의 디지털 신호 프로세서 모듈을 더 포함하는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, further comprising a plurality of digital signal processor modules for detecting both a signal and a plurality of associated fluid properties. 제 1항에 있어서, 에러 표시, 특수 데이터의 특징 검출신호, 특수 데이터의 특징신호 검출강도 레벨 및 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 데이터 출력으로 이루어지는 그룹에서 선택된 다단 출력신호 생성을 더 포함하는 통합 시스템.The method of claim 1, further comprising generating a multi-stage output signal selected from the group consisting of an error indication, a feature detection signal of the special data, a feature signal detection intensity level of the special data, and a Fast Fourier Transform (FFT) Integrated system. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 칼만(Kalman) 필터링 기술을 이용하여 분석되는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the measured values of the sensor form are analyzed using Kalman filtering techniques. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 베이시안(Baysian) 분석 기술을 이용하여 분석되는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the sensor measurements are analyzed using Bayesian analysis techniques. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 숨겨진-마르코브(hidden-Markov) 필터링 기술을 이용하여 분석되는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the measured values of the sensor form are analyzed using a hidden-Markov filtering technique. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 퍼지 논리 분석 기술을 이용하여 분석되는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the measured values of the sensor form are analyzed using fuzzy logic analysis techniques. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 신경망 분석 기술을 이용하여 분석되는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the measured values of the sensor form are analyzed using neural network analysis techniques. 제 1항에 있어서, 상기 센서 양식의 측정값은 다음 중 하나 이상을 포함하는 통합 시스템:
a 차동 온도 비교;
b 차동 자기 센서 비교;
c 차동 유도 센서 비교;
d 차동 전기 임피던스 비교;
e 차동 광 흡수 비교;
f 2개 이상의 센서 세트로 이루어지는 임의의 조합 및 통합 비교;
g 각 센서 벡터 대 시간 및 온도의 데이터 비교;
h 결합된 2개 이상의 센서 세트로 이루어지는 통합 벡터의 데이터 비교;
i 유도 데이터 비교 대 시간 및 온도;
j 광 데이터 비교 대 시간 및 온도;
k 광 데이터 비교 대 온도 및 압력;
l 피크 열을 검출하기 위한 온도 데이터 비교 대 시간 및 압력; 및
m 기타 센서의 조합.
2. The integrated system of claim 1, wherein the measured values of the sensor form include one or more of the following:
a Differential temperature comparison;
b Differential magnetic sensor comparison;
c Differential inductive sensor comparison;
d Differential electrical impedance comparison;
e Differential light absorption comparison;
f Any combination of two or more sensor sets and integrated comparison;
g Comparison of sensor vector versus time and temperature data;
comparing data of an integrated vector consisting of two or more sets of sensors coupled together;
i Guided data comparison vs. time and temperature;
j Optical data comparison vs. time and temperature;
k optical data comparison vs temperature and pressure;
temperature data comparison for detecting peak heat versus time and pressure; And
m Combination of other sensors.
유체 기반 밀폐계 시스템 환경 내에서 다수의 센서 양식으로부터의 측정값에서 도출된 유체의 다수의 특성을 연속으로 모니터링하는 엔진내 윤활 모니터링 시스템으로서, 에러 표시, 특수 데이터의 특징 검출신호, 특수 데이터의 특징신호 검출강도 레벨 및 고속 푸리에 변환(FFT) 데이터 출력으로 이루어지는 그룹에서 선택된 다단 출력신호 생성을 포함하는 통합 시스템.An in-engine lubrication monitoring system for continuously monitoring a plurality of characteristics of fluids derived from measurements from a plurality of sensor configurations in a fluid-based enclosure system environment, comprising: error indication, feature detection signals of special data, A signal detection strength level, and a fast Fourier transform (FFT) data output. 제 19항에 있어서, 상기 엔진내 윤활 모니터링 시스템은 왕복운동 엔진 오일 드레인 팬 내에 형성된 오일 플러그를 포함하는 통합 시스템.20. The integrated system of claim 19, wherein the in-engine lubrication monitoring system includes an oil plug formed within a reciprocating engine oil drain pan. 제 19항에 있어서, 상기 시스템은 유선 또는 무선 데이터 원격측정에 의해서 수신기 유닛으로부터 원격 위치되는 통합 시스템.20. The system of claim 19, wherein the system is remotely located from a receiver unit by wired or wireless data telemetry. 제 19항에 있어서, 원격 위치된 수신기 유닛을 추가로 포함하는 통합 시스템.20. The integrated system of claim 19, further comprising a remotely located receiver unit. 기계의 작동 유체를 규칙적으로 모니터링하는 방법으로서, 제 1센서 양식을 이용하여 유체의 제 1상태를 측정하는 단계와; 제 2센서 양식을 이용하여 유체의 제 2상태를 측정하는 단계와; 상기 센서들로부터의 데이터를 필터링하는 단계와, 상기 센서들로부터의 데이터를 통합하는 단계와; 상기 센서들로부터의 데이터를 분석하는 단계와; 상기 데이터로부터 유체의 특성을 도출하는 단계와; 상기 도출된 유체 상태의 특성을 수신기에 송신하는 단계와; 유체의 작동 상태의 변화를 추적하는 유체 속성을 시계열적으로 축적하도록 상기 프로세스를 반복하는 단계를 포함하는 방법.A method for periodically monitoring a working fluid of a machine, comprising: measuring a first state of a fluid using a first sensor configuration; Measuring a second state of the fluid using a second sensor configuration; Filtering data from the sensors; integrating data from the sensors; Analyzing data from the sensors; Deriving a characteristic of the fluid from the data; Transmitting the derived characteristics of the fluid state to a receiver; And repeating the process to thermally accumulate fluid properties tracking changes in the operating state of the fluid. 제 23항에 있어서, 시계열 예상 변화율 대 관측한 어느 하나 또는 다수의 상태 변화율을 계산하여 유체의 상태를 추적하는 단계를 더 포함하는 방법.24. The method of claim 23, further comprising tracking the state of the fluid by calculating any one or more of the observed rate of change versus time-series predicted rate of change. 제 23항에 있어서, 기대 및 예상 측정값 변화 대 예상외 변화에 있어서의 다수의 센서 시계열 데이터에 걸친 예상 발산 또는 수렴을 계산하는 단계를 더 포함하는 방법.24. The method of claim 23, further comprising calculating a predicted divergence or convergence over a plurality of sensor time series data in expected and predicted measured value versus unexpected. 제 6항에 있어서, 상기 압력 센서 양식은 상기 가속도 센서 양식에 의해서 획득되는 통합 시스템.The integrated system of claim 6, wherein the pressure sensor form is obtained by the acceleration sensor form. 제 23항에 있어서, 시스템 배향의 변화에 대한 압력 판독값을 획득하기 위한 표준 시스템 배향을 결정하기 위해, 시간에 따른 가속도계 판독값을 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.24. The method of claim 23, further comprising comparing accelerometer readings over time to determine a standard system orientation for obtaining a pressure reading for changes in system orientation. 제 1항에 있어서, 상기 시스템은 다음 중 하나 이상으로 이루어진 전원에 의해서 전력이 공급되는 통합 시스템:
a. 비충전식 전기 밧데리;
b. 충전식 전기 밧데리;
c. 전기 이중층 커패시터
d. 진동 에너지를 전류로 변환하는 에너지 하베스터;
e. 음향 에너지를 전류로 변환하는 에너지 하베스터;
f. 온도차를 전류로 변환하는 에너지 하베스터;
g. 전자기 에너지를 전류로 변환하는 에너지 하베스터; 및
h. 기타 에너지 하베스팅 형식.
2. The integrated system of claim 1, wherein the system is powered by a power supply comprising one or more of the following:
a. Non-rechargeable electric battery;
b. Rechargeable electric battery;
c. Electric double layer capacitor
d. An energy harvester for converting vibrational energy into current;
e. An energy harvester that converts acoustic energy into current;
f. An energy harvester for converting a temperature difference into a current;
g. Energy harvesters that convert electromagnetic energy into current; And
h. Other energy harvesting type.
제 1항에 있어서, 상기 시스템은 센서 양식 판독값을 처리하는 마이크로컨트롤러를 포함하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the system includes a microcontroller for processing sensor form readings. 제 1항에 있어서, 다음 중 하나 이상과 연결하기 위한 통신부를 더 포함하는 통합 시스템:
a. 상기 시스템부터 상기 수신기 유닛까지 연결하는 무선;
b. 상기 수신기 유닛부터 상기 시스템까지 연결하는 무선;
c. 상기 시스템부터 상기 수신기 유닛까지 연결하는 유선; 및
d. 상기 수신기 유닛부터 상기 시스템까지 연결하는 유선.
The integrated system of claim 1, further comprising a communication unit for coupling with one or more of:
a. A wireless link from the system to the receiver unit;
b. A wireless link from the receiver unit to the system;
c. A wire connecting the system to the receiver unit; And
d. And a wired line connecting the receiver unit to the system.
제 28항에 있어서, 상기 통신부는 다음 중 하나 이상을 포함하는 통합 시스템:
a. 차량내 무선 통신;
b. 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System, TPMS)
c. 원격 키리스 시스템(Remote Keyless System, RKS);
d. 차량내 유선 통신;
e. CAN 버스; 및
f. LIN.
29. The integrated system of claim 28, wherein the communication unit comprises one or more of the following:
a. In-vehicle wireless communication;
b. Tire Pressure Monitoring System (TPMS)
c. Remote Keyless System (RKS);
d. Wired communication within the vehicle;
e. CAN bus; And
f. LIN.
제 1항에 있어서, 엔진의 오일 드레인 팬 볼트 내에 배치되는 통합 시스템.The integrated system of claim 1, wherein the integrated system is disposed within an oil drain pan bolt of the engine. 제 23항에 있어서, 센서 플랫폼에 에너지를 공급하는 에너지 저장부를 충전하는 단계를 더 포함하는 방법.24. The method of claim 23, further comprising charging an energy storage that supplies energy to the sensor platform. 제 23항에 있어서, 상기 유체를 충전한 후에 상기 드레인 팬 플러그를 조정하는(refurbishment) 단계를 더 포함하는 통합 시스템.24. The integrated system of claim 23, further comprising refurbishing the drain pan plug after filling the fluid. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 특성의 모니터링은, 모니터링되는 유체의 비적합성(non-conforming properities)을 측정하여 상기 유체 기반 밀폐계 시스템의 환경 내에 도입된 유체의 비적합성을 검출하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the monitoring of the plurality of properties comprises measuring non-conforming properties of the monitored fluid to detect non-compliance of the fluid introduced into the environment of the fluid based enclosure system. 다수의 특성을 모니터링 하는 것으로, 이중 하나는 밀폐 시스템 내의 유체의 레벨인, 통합 시스템으로서, 대기압과 비교하여 그의 표면 아래에서 유체의 압력을 측정하는 센서를 포함하는 통합 시스템.An integrated system comprising a sensor for measuring the pressure of fluid below its surface as compared to atmospheric pressure, one of which is a level of fluid in the closed system. 제 36항에 있어서, 온도에 대한 압력 판독값을 보상하는 시스템에 연결된 온도 센서를 더 포함하는 통합 시스템.38. The integrated system of claim 36, further comprising a temperature sensor coupled to the system for compensating for pressure readings to temperature. 제 1항에 있어서, 밀폐 시스템 내의 유체 레벨은 상기 특성 중 하나를 포함하고, 상기 센서 양식 중 하나는 압력 센서를 포함하는, 다수의 특성을 모니터링하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the fluid level in the enclosure system comprises one of the characteristics, and wherein one of the sensor forms comprises a pressure sensor. 제 1항에 있어서, 밧데리로부터의 신호원의 방법은 상기 시스템을 작동하는 전력을 포함하는 통합 시스템.2. The integrated system of claim 1, wherein the method of signal source from the battery includes power to operate the system. 제 39항에 있어서, 상기 밧데리는 상기 시스템을 작동하는 전력을 포함하도록, 다음 중 하나 이상의 신호원의 방법에 의해서 제공된 전류에 의해 충전되는 통합 시스템:
a. 진동 에너지를 전류로 변환하는 소스;
b. 열 에너지를 전류로 변환하는 소스; 및
c. 전자기 에너지를 전류로 변환하는 소스.
40. The integrated system of claim 39, wherein the battery is charged by a current provided by the method of one or more of the following sources to include power to operate the system:
a. A source for converting the vibration energy into a current;
b. A source for converting thermal energy into a current; And
c. A source that converts electromagnetic energy into electrical current.
제 41항에 있어서, 커패시터로부터의 신호원은 상기 시스템을 작동시키는 전력을 포함하고, 상기 커패시터는 상기 시스템을 작동하는 전력을 포함하도록, 다음 중 하나 이상의 신호원의 방법에 의해서 제공된 전류에 의해 충전되는 통합 시스템:
a. 진동 에너지를 전류로 변환하는 소스;
b. 열 에너지를 전류로 변환하는 소스; 및
c. 전자기 에너지를 전류로 변환하는 소스.
42. The method of claim 41, wherein the signal source from the capacitor comprises power to operate the system, and wherein the capacitor is charged by the current provided by the method of one or more of the following: Integrated systems:
a. A source for converting the vibration energy into a current;
b. A source for converting thermal energy into a current; And
c. A source that converts electromagnetic energy into electrical current.
제 41항에 있어서, 상기 커패시터는 전기 이중층 커패시터인 통합 시스템.


42. The integrated system of claim 41, wherein the capacitor is an electrical double layer capacitor.


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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3211417A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-30 C.C. Jensen A/S System and sensor unit for monitoring and evaluation of the condition of a liquid
CN105866473B (en) * 2016-02-24 2019-06-04 安徽华米信息科技有限公司 The measurement method and device of motor vibrations acceleration
CN107505927B (en) * 2017-03-29 2019-08-23 华北电力大学 CFB Boiler cigarette equipment fault monitoring method component-based and device
WO2018212364A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 株式会社 荏原製作所 Lubrication oil contamination diagnosis method
US10504236B2 (en) * 2018-01-08 2019-12-10 The Boeing Company Testing a battery
CN109682953B (en) * 2019-02-28 2021-08-24 安徽大学 Method for judging lubricating grease content of motor bearing by using BP neural network

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0613846B2 (en) * 1985-05-06 1994-02-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 Oil change time notification device for internal combustion engine
US8643388B2 (en) * 2006-02-17 2014-02-04 Voelker Sensors, Inc. Detection of fuel contamination in lubricating oil
US9008854B2 (en) * 1995-06-07 2015-04-14 American Vehicular Sciences Llc Vehicle component control methods and systems
US6220103B1 (en) * 1996-07-15 2001-04-24 Engineering Measurements Company Vortex detector and flow meter
CN1165762C (en) * 1996-10-26 2004-09-08 大众汽车有限公司 Oil quality sensor
GB9709290D0 (en) * 1997-05-07 1997-06-25 Collister Christopher J Electrical measurement apparatus for oil
US6286363B1 (en) * 1998-04-02 2001-09-11 Reliance Electric Technologies, Llc Integrated multi-element lubrication sensor and health lubricant assessment system
US7134323B1 (en) * 1998-04-02 2006-11-14 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for dynamic lubrication adjustment for a lubrication analysis system
US6324899B1 (en) * 1998-04-02 2001-12-04 Reliance Electric Technologies, Llc Bearing-sensor integration for a lubrication analysis system
US6278281B1 (en) * 1998-12-23 2001-08-21 Eaton Corporation Fluid condition monitor
AU779313B2 (en) * 1999-11-19 2005-01-13 Battelle Memorial Institute An apparatus for machine fluid analysis
US7422086B2 (en) * 2003-03-18 2008-09-09 Ford Global Technologies, Llc Vehicle impact sensor using both accelerometer and pressure sensing for side impact detection
US7310106B2 (en) * 2004-09-27 2007-12-18 Fujifilm Corporation Thermal printer and thermal printing method
US7729870B2 (en) * 2007-09-05 2010-06-01 Yizhong Sun Methods for detecting oil deterioration and oil level
CN101251503A (en) * 2007-12-18 2008-08-27 上海师范大学 Method for automatic detection of vehicle engine oil dirtiness
AT10073U9 (en) * 2008-01-14 2009-02-15 Avl List Gmbh METHOD AND DEVICE FOR ANALYZING AND EVALUATING MEASUREMENT DATA OF A MEASURING SYSTEM
US20090192728A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Honeywell International Inc. Apparatus, system, and method for onboard degraded and deadlined mechanical system alerting
WO2010062826A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Micromem Technologies Inc. Hall effect-based real-time lubrication monitoring system modes of operation and use thereof
JP4856729B2 (en) * 2009-02-09 2012-01-18 ダイハツディーゼル株式会社 Motor controller
WO2012009492A2 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Blue Wheel Technologies, Inc. Systems and methods for powering a vehicle, and generating and distributing energy in a roadway
CN102539283A (en) * 2011-01-06 2012-07-04 北京盈胜泰科技术有限公司 System for monitoring ingredient change of insulating oil of transformer
US8190394B2 (en) * 2011-05-31 2012-05-29 General Electric Company System and methods for monitoring oil conditions of a wind turbine gearbox

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WO2014143824A2 (en) 2014-09-18
CA2907213A1 (en) 2014-09-18
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WO2014143824A3 (en) 2014-12-24
MX2015012918A (en) 2016-04-29
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