专利名称：一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型是微传感器，具体为一种用于检测油液中悬浮金属碎屑，能够检测金属碎屑的尺寸，并能够区分铁磁性金属碎屑和非铁磁性金属碎屑，根据油液中金属碎屑的尺寸判断设备磨损状态，根据碎屑的铁磁性和非铁磁性的属性初步诊断其磨损部位，为使用润滑油的机械装备故障诊断提供一种在线监测方法。
背景技术：
目前油液中金属磨损碎屑的检测是油液监控的重要内容，是预报机械装备磨损失效和故障诊断的一个主要方法。但是，目前在工程使用中，主要采用离线技术对油的性能、 状态进行监测，现场采集的油样送到实验室或监测中心后进行金属碎屑含量测定。这种离线分析方法具有成本高，操作复杂，测量样本点有限的不足等缺点，不能够及时诊断装备的磨损状态。
实用新型内容本实用新型的目的在于能够在线检测润滑油中尺寸约为20-120um之间的金属碎屑、给出检测尺寸及其变化趋势、区分其铁磁性金属和非铁磁性金属，在装备进入失效磨损前期，能够给出预报，以便采取维修或维护措施，减少事故的发生。为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，包括三通管接头1、安装在三通管接头1上的活塞3、安装在活塞3上的PCB板13和粘贴在PCB板13上的微线圈12，所述活塞3通过活塞螺纹5和活塞安装接头螺纹6安装在三通管接头1上的活塞安装接头2上； 所述的微线圈12采用MEMS工艺制作在微线圈基板11上，微线圈基板11安装在PCB板13 上，PCB板13安装在活塞3上；所述微线圈12通过微线圈端子一 14及键合在微线圈端子一 14上的键合引线一 15与转接焊盘一 16相导通，转接焊盘一 16制作在PCB板13上，转接焊盘一 16与焊接导线一 8的一端焊接在一起，焊接导线一 8的另一端与插线端子一 10相连接；所述微线圈12通过微线圈端子二 17及键合在微线圈端子二 17上的键合引线二 18与转接焊盘二 19相导通，转接焊盘二 19制作在PCB板13上，转接焊盘二 19与焊接导线二 9的一端焊接在一起，焊接导线二 9的另一端与插线端子二 21相连接；所述的插线端子一 10和插线端子二 21安装在活塞3的中心孔里，绝缘胶22将活塞3的中心孔填平；插线端子一 10及插线端子二 21分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪与上位计算机相连。密封圈4安装在活塞3和三通管接头1的活塞安装接头之间。本实用新型在使用时，将三通管接头1通过主管路接头螺纹7安装在被测润滑循环管路中。插线端子一 10及插线端子二 21分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪的测量数据传给上位计算机。测量时，LCR数字测量仪对微线圈12接通交变电流，当非铁磁性金属碎屑随润滑油流过微线圈12附近时，微线圈12周围的交变磁场会在金属碎屑中产生涡流，该涡流阻止磁场的变化，因而导致微线圈12的电感值降低；而当铁磁性金属碎屑经过时，由于其磁导率远大于1，使磁场得到极大增强，涡流效应引起的电感变化相对较小， 因此测得微线圈12的电感增大。微线圈12电感值变化的大小用以判断金属碎屑的尺寸和是否是铁磁性材料。本实用新型的主要特点是1能够实现油液中金属碎屑的在线检测，测量及时；2 采用微线圈测量，能够测量尺寸较小的金属碎屑，如直径约为20um-120um，在装备的磨损失效前期给出预报，以便采取维修和保养措施；3能够判断金属碎屑的铁磁性或非铁磁性， 为判断磨损部位是轴承还是齿轮等提供较多的诊断信息；4能够实现对对油液的阵列式测量，增大测量油样的数量。
图1 本实用新型结构的右下方视图；图2 本实用新型结构的右上方视图；图3 本实用新型活塞部分的局部放大图。图中1、三通管接头；2、活塞安装接头；3、活塞；4、密封圈；5、活塞螺纹；6、活塞安装接头螺纹；7、主管路接头螺纹；8、焊接导线一 ；9、焊接导线二 ；10、插线端子一 ；11、微线圈基板；12、微线圈；13、PCB板；14、微线圈端子一 ；15、键合引线一 ；16、转接焊盘一 ；17、 微线圈端子二 ；18、键合引线二 ；19、转接焊盘二 ；20、绝缘层；21、插线端子二 ；22、绝缘胶
具体实施方式
以下结合附图1 3对本实用新型作进一步说明本实施例均采用常规机加工、MEMS工艺和PCB印制工艺进行设计安装。本实用新型由三通管接头1、活塞3、微线圈12和PCB板组成。如图1所示本实施例的三通管接头1可由不导磁不锈钢材料但不限于不锈钢，其他不导磁材料如硬铝合金、高强度尼龙等制作，在三通管接头1上与主管路成直角的接头加工成活塞安装接头2，并在活塞安装接头内孔经机械加工出活塞安装接头螺纹，在活塞安装接头2的外端加工出一个凹槽用于安装密封圈4。三通管接头1的主管路的两端加工出主管路接头螺纹7。如图2所示本实施例的活塞3可由不导磁不锈钢材料但不限于不锈钢，其他不导磁材料如硬铝合金、高强度尼龙等制作。在活塞3的中心可以采用钻削加工出中心孔，用于安装10插线端子一和21插线端子二，然后用不溶于油的绝缘胶22将10插线端子一和21
插线端子二与活塞3固定在一起。如图3所示本实施例的微线圈12可以采用MEMS工艺，以溅射或电铸的方法制作在微线圈基板11上。微线圈可以选用铜、铝、金和银等材料，微线圈基板11可选用陶瓷片、 硅片或玻璃片等做基板，微线圈可以是单层线圈，也可以是多层。微线圈12的微线圈端子一 14和微线圈端子二 17与微线圈一起制作。微线圈上的绝缘层20可以由聚酰亚胺涂布而成。在完成微线圈12的制作后，微线圈基板11可以采用划片机分割成需要的小块形状。[0023]如图3所示本实施例的PCB板13可以采用PCB电路板印制工艺制作，在PCB板13 上印制出转接焊盘一 16和转接焊盘二 19。如图3所示本实施例的微线圈基板11可以采用胶与PCB板13粘接在一起，微线圈端子一 14与转接焊盘一 16可以采用导线键合的方式连接起来，微线圈端子二 17与转接焊盘二 19可以采用导线键合的方式连接起来，这里可以采用超声键合或热熔性键合。如图3所示本实施例的PCB板13可以采用胶粘接或螺钉紧固的方法安装在活塞3 上，转接焊盘16通过焊接导线一 8与插线端子一 10相连接导通，转接焊盘二 19通过焊接导线二 9与插线端子二 21相连接导通。采用液体聚酰亚胺或其他不溶于油的胶涂布在微线圈基板11、PCB板13、焊接导线一 8和焊接导线二 9的表面。如图1所示本实施例的活塞3和密封圈4安装在三通管接头1的活塞安装接头2 上。
权利要求1.一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，包括三通管接头(1)、安装在三通管接头(1)上的活塞(3)、安装在活塞C3)上的PCB板(1 和粘贴在PCB板(1 上的微线圈(12)，其特征在于所述活塞C3)通过活塞螺纹( 和活塞安装接头螺纹(6)安装在三通管接头(1)上的活塞安装接头(2)上；所述的微线圈(12)采用MEMS工艺制作在微线圈基板(11)上，微线圈基板(11)安装在PCB板(13)上，PCB板(13)安装在活塞(3)上；所述微线圈(12)通过微线圈端子一(14)及键合在微线圈端子一(14)上的键合引线一 (15)与转接焊盘一(16)相导通，转接焊盘一(16)制作在PCB板(1 上，转接焊盘一 (16)与焊接导线一(8)的一端焊接在一起，焊接导线一(8)的另一端与插线端子一(10)相连接；所述微线圈(12)通过微线圈端子二(17)及键合在微线圈端子二(17)上的键合引线二(18)与转接焊盘二(19)相导通，转接焊盘二(19)制作在PCB板(1 上，转接焊盘二 (19)与焊接导线二(9)的一端焊接在一起，焊接导线二(9)的另一端与插线端子二相 连接；所述的插线端子一(10)和插线端子二安装在活塞(3)的中心孔里，绝缘胶02) 将活塞(3)的中心孔填平；插线端子一(10)及插线端子二分别与LCR数字测量仪相连，LCR数字测量仪与上位计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，其特征在于密封圈(4)安装在活塞(3)和三通管接头(1)的活塞安装接头(2)之间。
专利摘要本实用新型公开了一种用于检测油液中金属碎屑的微电感传感器，属于传感器应用技术领域，包括三通管接头、活塞、微线圈、PCB板、焊接导线、键合引线及绝缘层组成。本实用新型具有以下特点1)能够实现油液中金属碎屑的在线检测；2)采用微线圈测量，能够测量尺寸较小的金属碎屑，如直径约为20μm-120μm，在装备的磨损失效前期给出预报，以便采取维修和保养措施；3)能够判断金属碎屑的铁磁性或非铁磁性，为判断磨损部位是轴承还是齿轮等提供较多的诊断信息；4)能够实现对对油液的阵列式测量，增大测量油样的数量。
文档编号G01N15/02GK202119695SQ20112005237
公开日2012年1月18日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者刘本东, 朱晓良, 李德胜 申请人:北京工业大学