一种电感式金属磨粒监测传感器

本发明涉及传感器，具体而言，涉及一种电感式金属磨粒监测传感器。

背景技术：

1、机械磨损随设备运行一直存在，随着磨损加剧，会逐步产生不同直径大小的磨粒，通过对润滑油液中的金属磨粒进行监测，可实现故障的预警，掌握设备的磨损情况及健康状况等。三线圈电感式磨粒监测传感器可同时实现颗粒大小、数量和种类的统计，具有管道流量大、检测信号强的优点，有利于实现对设备运行状况的监测和故障预警。目前，大直径管道下的颗粒检测极限尚有不足，在结构设计及参数优化方面有待改进，因此，有必要提供一种能够对大直径管道下的颗粒进行检测的传感器。

技术实现思路

1、本发明提供一种电感式金属磨粒监测传感器，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

2、本发明实施例提供一种电感式金属磨粒监测传感器，包括：

3、电感式传感器的监测部分和所述电感式传感器的电路部分；

4、所述电感式传感器的监测部分用于当有待监测的金属磨粒通过所述监测部分的润滑油流道结构时产生电压信号，所述待监测的金属磨粒为所述电感式传感器所监测的目标机械设备在工作过程中产生的金属磨粒；所述电感式传感器的电路部分用于对所述电压信号进行处理以得到所述待监测的金属磨粒的物理属性信息；

5、所述电感式传感器的监测部分包括由磁惰性材料制成的圆柱形骨架结构，所述圆柱形骨架结构的两个端部开设有贯穿孔，所述贯穿孔用于流通对所述目标机械设备进行润滑后的润滑油液；所述圆柱形骨架结构的周面开设有第一凹陷结构、第二凹陷结构和第三凹陷结构；所述第一凹陷结构用于缠绕第一激励线圈，所述第二凹陷结构用于缠绕感应线圈，所述第三凹陷结构用于缠绕第二激励线圈；所述电感式传感器的电路部分包括采用函数信号发生器作为产生激励信号的产生元件的激励信号源、第一低噪声前置放大电路、第一初始不平衡电压补偿电路、第二低噪声前置放大电路、第二初始不平衡电压补偿电路、仪表放大器电路、第一后置放大电路、第三初始不平衡电压补偿电路、相敏检波电路和第二后置放大电路；所述第一激励线圈的一个接线端连接有所述激励信号源的一端，所述第一感应线圈的另一个接线端与所述第二感应线圈的一个接线端连接，所述第二感应线圈的另一个接线端与所述激励信号源的另一端连接；所述第一感应线圈和所述第二感应线圈所缠绕的线圈的圈数相同；所述第一感应线圈和所述第二感应线圈工作过程中在所述贯穿孔中产生方向相反的磁场；

6、其中，所述第一低噪声前置放大电路采用第一opa365芯片，所述第一初始不平衡电压补偿电路采用第二opa365芯片，所述第二低噪声前置放大电路采用第三opa365芯片，所述第二初始不平衡电压补偿电路采用第四opa365芯片，所述仪表放大器采用ina333芯片，所述第三初始不平衡电压补偿电路采用op37芯片，所述相敏检波电路采用ad630芯片，所述第一后置放大电路采用第五opa365芯片，所述第二后置放大电路采用第六opa365芯片；

7、所述感应线圈的一端进行接地处理，所述感应线圈的另一端用于作为初始感应信号的产生端连接到所述第一opa365芯片的反相输入端，所述第一opa365芯片用于对所述初始感应信号进行放大处理，得到放大处理后的感应信号，所述第一初始不平衡电路用于对所述放大处理后的感应信号进行电压补偿处理，得到电压补偿处理后的感应信号；所述电压补偿处理后的感应信号输入所述ina333芯片的信号输入正极端；

8、所述激励信号源与所述第一激励线圈连接的一端引出第一激励信号和第二激励信号；所述op37芯片用于对所述第一激励信号进行电压补偿处理后，得到电压补偿处理后的第一激励信号；所述第三opa365芯片用于对所述第二激励信号进行放大处理后，得到放大处理后的第二激励信号，所述第四opa365芯片用于对所述放大处理后的第二激励信号进行电压补偿处理，得到电压补偿处理后的第二激励信号；所述电压补偿处理后的第二激励信号输入所述ina333芯片的信号输入负极端；所述ina333芯片对所述电压补偿处理后的感应信号和所述电压补偿处理后的第二激励信号进行增益调节处理后输入所述第五opa365芯片，所述第五opa365芯片对增益调节处理后的第二激励信号进行第一次后置放大，得到第一次后置放大处理后的第二激励信号；所述ad630芯片对所述第一次后置放大处理后的第二激励信号和所述电压补偿处理后的第一激励信号进行相敏检波后，得到能够反映所述待监测的金属磨粒的物理属性信息的磨粒信号；所述第六opa365芯片对所述磨粒信号进行第二次后置放大处理，得到第二次后置放大处理后的磨粒信号。

9、优选的，所述初始感应信号接入电容c19的一端，所述电容c19的另一端连接电阻r16的一端，所述电阻r16的另一端接入所述第一opa365芯片的反相输入端，所述电容c19连接所述初始感应信号的一端连接电阻r20后进行接地处理；所述第一opa365芯片的电压输出端和所述第一opa365芯片的反相输入端跨接有电阻r14；所述第一opa365芯片的电源正极接入端连接第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端连接有电容c18的一端，所述电容c18的另一端进行接地处理；所述第一opa365芯片的电源负极接入端进行接地处理；所述第一opa365芯片的正相输入端连接所述第一电源的参考电压端。

10、优选的，所述第一opa365芯片的电压输出端连接电阻r13后接入所述第二opa365芯片的反相输入端，所述第一opa365芯片的电压输出端连接电阻r11后接入所述第二opa365芯片的同相输入端，所述第二opa365芯片的同相输入端连接有电容c14的一端，所述电容c14的另一端进行接地处理；所述第二opa365芯片的供电负极端进行接地处理，所述第二opa365芯片的正极供电端连接所述第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端连接电容c15的一端，所述电容c15的另一端进行接地处理；所述第二opa365芯片的反相输入端和所述第二opa365芯片的电压输出端之间跨接有电阻r9。

11、优选的，所述第三opa365芯片的供电负极端进行接地处理；所述第三opa365芯片的电压输出端和所述第三opa365芯片的反相输入端之间跨接有电阻r19；所述第三opa365芯片的正极供电端连接所述第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端连接电容c22的一端，所述电容c22的另一端进行接地处理，所述第二激励信号经过电容c24和电阻r22进行高通滤波后输入到所述第三opa365芯片的反相输入端；所述第三opa365芯片的正相输入端连接所述第一电源的参考电压端。

12、优选的，所述第三opa365芯片的电压输出端连接电阻r15后接入所述第四opa365芯片的同相输入端，所述第四opa365芯片的同相输入端连接有电容c16的一端，所述电容c16的另一端进行接地处理；所述第三opa365芯片的电压输出端连接电阻r17后接入所述第四opa365芯片的反相输入端；所述第四opa365芯片的反相输入端和所述第四opa365芯片的电压输出端之间跨接有电阻r12；所述第四opa365芯片的正极供电端连接所述第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端连接电容c17的一端，所述电容c17的另一端进行接地处理。

13、优选的，所述第三opa365芯片的电压输出端接入所述ina333芯片的信号输入负极，所述ina333芯片的信号输入正极和所述第二opa365芯片的电压输出端连接；所述ina333芯片的供电负极端进行接地处理；所述ina333芯片的正极供电端连接所述第一电源的正极供电端；所述ina333芯片的正极供电端连接电容c11的一端，所述电容c11的另一端进行接地处理；所述ina333芯片的第一增益设置引脚和所述ina333芯片的第二增益设置引脚之间跨接有电阻r10。

14、优选的，所述ina333芯片的电压输出端接入电容c5的电容一端，所述电容c5的电容另一端接入电阻r4的一端，所述电阻r4的另一端接入所述第五opa365芯片的反相输入端；所述第五opa365芯片的反相输入端和所述第五opa365芯片的电压输出端之间跨接有电阻r6；所述第五opa365芯片的供电负极端进行接地处理；所述第五opa365芯片的正极供电端接入所述第一电源的正极供电端；所述第五opa365芯片的正极供电端接入电容c9的一端，所述电容c9的另一端进行接地处理；所述第五opa365芯片的正相输入端连接所述第一电源的参考电压端。

15、优选的，所述第一激励信号输入到电阻r5的一端，所述电阻r5的另一端接入所述op37芯片的同相输入端，所述电阻r5的另一端接入电容c8的一端，电容c8的另一端进行接地处理；所述op37芯片的负极供电端接入所述第二电源的负极供电端，所述第二电源的负极供电端接入电容c6的一端，所述电容c6的另一端进行接地处理；所述op37芯片的输出端和所述op37芯片的反相输入端跨接有电阻r8；所述op37芯片的正极供电端接入所述第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端接入电容c10的一端，所述电容c10的另一端进行接地处理；所述第一激励信号输入到电阻r7的一端，所述电阻r7的另一端接入所述op37芯片的反相输入端。

16、优选的，所述op37芯片的输出端接入所述ad630芯片的高电平选中信道sela端；所述ad630芯片的输出增益控制端rf、信道b的差分输入端chb-、信道a的差分输入端cha-采用导线连接在一起，形成节点a，；所述ad630芯片的比较器输出端comp、输出端vout、信道b的增益控制端rb采用导线连接在一起，形成节点b，；所述节点b，通过电阻r3和电阻r2连接到所述第六opa365芯片的反相输入端；所述ad630芯片的正极供电端接入所述第一电源的正极供电端，所述第一电源的正极供电端连接电容c2的一端，所述电容c2的另一端进行接地处理；所述ad630芯片的负极供电端接入所述第二电源的负极供电端，所述第二电源的负极供电端连接电容c3的一端，所述电容c3的另一端进行接地处理；所述ad630芯片的高电平选中信道selb端进行接地处理，所述ad630芯片内的放大器b的同相反馈端进行接地处理；所述ad630芯片的信道a的增益控制端和放大器a的同相反馈端连接在一起后接入电容c7的一端，所述电容c7的另一端接入所述第五opa365芯片的电压输出端。

17、优选的，所述第六opa365芯片的电压输出端与所述第六opa365芯片的反相输入端之间跨接有电阻r1；所述第六opa365芯片的正极供电端和所述第一电源的正极供电端连接，所述第一电源的正极供电端与电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端进行接地处理；所述第六opa365芯片的供电负极端进行接地处理；所述第六opa365芯片的正相输入端连接所述第一电源的参考电压端。

18、本说明书一个实施例至少能够达到以下有益效果：本发明技术方案提供一种电感式的能够监测金属磨粒的传感器，包括传感器的监测部分和信号处理模拟电路，其中，信号处理模拟电路实现了初始不平衡电压的补偿，低噪声信号的放大、信号滤波及相敏检波等功能，以及完成a/d转换实现信号采集及滤波，由于能够对金属磨粒通过传感器的贯穿孔时产生的微弱电压能够进行有效测量，从而能够对机械设备润滑油中的金属磨粒进行有效监测。