一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器

本技术涉及油液状态监测，具体而言，尤其涉及一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器。

背景技术：

1、油液是大型机械系统和液压系统必不可少的部分，液压油和润滑油两类工作油被广泛地应用于航空航天、汽车制造、农用机械、船舶工业、冶金等机械设备中，其具有润滑、冷却、密封、清洗以及传递动力等作用。而在机械设备长时间运行的过程中，尤其是在旋转机械中，由于各零部件之间的摩擦会出现磨粒磨损等现象，这些磨损的金属颗粒物流入油液，从而导致工作油的失效，进而影响机械设备的正常工作运转，严重时可能会造成设备故障、产生经济损失甚至危及工作人员的生命安全。因此对油液工作状态进行监测来获得设备正常运转的相关信息参数，可以为机械设备的故障诊断和剩余使用寿命预测提供数据支持，实现相关设备的健康管理，对于预报隐藏的安全隐患和提供安全保障具有极其重要的研究意义。

2、现阶段常用的在线油液状态监测方法包括有光学检测法、声学检测法、电容检测法和电感检测法等，其中电感式油液颗粒检测方法低成本、高灵敏度、易于集成化并且可以实现区分铁磁性金属颗粒和非铁磁性金属颗粒，但在提高油液检测通量方面始终是薄弱环节。通常为了提高检测灵敏度，大多数油液检测传感器的油样通道都设计的非常窄，大多在300-1000微米范围内，这就使得油液检测传感器的检测通量很小，严重影响了检测效率。而通常提高油液检测通量的方法是对传感器结构进行优化，如增大油道直径尺寸、设置多油道或环形油道等方法，而上述增加尺寸或油道的方法虽可以显著提高油液检测通量，但同时会降低传感器的检测灵敏度，导致某些检测信号受噪声信号的影响变大，检测效果严重下降。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，提供一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器。本实用新型传感器主要应用于油液状态监测中金属颗粒与非金属颗粒检测，通过在平面线圈中添加磁芯的方式，增强平面线圈两侧的传感检测区域的磁场强度，提高检测精度；通过设置并行油液通道的方法，增大油液磨粒检测传感器的通量，从而提高检测效率。

2、本实用新型采用的技术手段如下：

3、一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，包括：传感器外壳、进油口、油样通道、传感检测单元、出油口，其中：

4、所述油样通道，包括左中右三条平行放置的管状通道，三条平行放置的管状通道的两端分别连通至所述进油口和所述出油口；

5、所述传感检测单元，包括四个平面线圈和四个分别设置在平面线圈中心位置的磁芯，四个平面线圈和四个分别设置在平面线圈中心位置的磁芯并排平行放置，且每两个平面线圈中间设置有所述管状通道，且每个平面线圈紧贴在所述油管状通道的管壁处。

6、进一步地，所述油样通道包括第一油样管状通道、第二油样管状通道以及第三油样管状通道，其中：

7、所述第一油样管状通道和第三油样管状通道均包括直管道和分别连通在直管道两端的弧型管道，弧型管道的一端连通直管道，弧型管道的另一端连通进油口和出油口；

8、所述第二油样管状通道为直管道，直管道的两端分别连通进油口和出油口。

9、进一步地，所述传感检测单元包括第一平面线圈、设置在第一平面线圈中心位置的第一磁芯、第二平面线圈、设置在第二平面线圈中心位置的第二磁芯、第三平面线圈、设置在第三平面线圈中心位置的第三磁芯、第四平面线圈、设置在第四平面线圈中心位置的第四磁芯，其中：

10、所述第一平面线圈和第二平面线圈平行设置有所述第一油样管状通道的中间位置；所述第二平面线圈和第三平面线圈平行设置有所述第二油样管状通道的中间位置；所述第三平面线圈和第四平面线圈平行设置有所述第三油样管状通道的中间位置。

11、进一步地，所述第一平面线圈、第二平面线圈、第三平面线圈以及第四平面线圈的内径均为0.01-2厘米，且均由漆包线绕制而成，绕制层数均为1-10层，漆包线线径为30-1500微米，匝数为10-5000匝。

12、进一步地，所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯以及第四磁芯包括铁氧体、坡莫合金、硅钢片高磁导率材料，且导磁率大于5000h/m。

13、进一步地，所述第一平面线圈、第二平面线圈、第三平面线圈以及第四平面线圈通过绝缘导线串联接入阻抗分析仪，阻抗分析仪的激励单元为含有磁芯的平面线圈施加高频交流电，各个平面线圈在各个油样管状通道处产生高梯度磁场，当油液中的铁磁性颗粒与非铁磁性颗粒在油样通道(3)中通过磁场区域时，铁磁性颗粒由于磁化作用增强原有磁场，非铁磁性颗粒由于涡流效应削弱原有磁场，磁场强度的变化会带来平面线圈的阻抗变化，同时阻抗分析仪捕捉平面线圈的阻抗变化并输出阻抗信号，根据阻抗信号的正负区分铁磁性颗粒与非铁磁性颗粒，根据阻抗信号的幅值判断颗粒的大小。

14、进一步地，所述传感器外壳由pdms材料制成，所述进油口、油样通道、传感检测单元、出油口均固定在所述传感器壳体内部。

15、较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

16、本实用新型提供的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，通过设置并行三条油液通道的方法，增大油液磨粒检测传感器的通量，从而提高检测效率；同时，通过在平面线圈中添加磁芯的方式，增强平面线圈两侧的传感检测区域的磁场强度，提高检测精度。

17、基于上述理由本实用新型可在油液状态监测等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，包括：传感器外壳(1)、进油口(2)、油样通道(3)、传感检测单元(4)、出油口(5)，其中：

2.根据权利要求1所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述油样通道(3)包括第一油样管状通道(3-1)、第二油样管状通道(3-2)以及第三油样管状通道(3-3)，其中：

3.根据权利要求2所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述传感检测单元(4)包括第一平面线圈(6)、设置在第一平面线圈(6)中心位置的第一磁芯(7)、第二平面线圈(8)、设置在第二平面线圈(8)中心位置的第二磁芯(9)、第三平面线圈(10)、设置在第三平面线圈(10)中心位置的第三磁芯(11)、第四平面线圈(12)、设置在第四平面线圈(12)中心位置的第四磁芯(13)，其中：

4.根据权利要求3所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述第一平面线圈(6)、第二平面线圈(8)、第三平面线圈(10)以及第四平面线圈(12)的内径均为0.01-2厘米，且均由漆包线绕制而成，绕制层数均为1-10层，漆包线线径为30-1500微米，匝数为10-5000匝。

5.根据权利要求3所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述第一磁芯(7)、第二磁芯(9)、第三磁芯(11)以及第四磁芯(13)的导磁率大于5000h/m。

6.根据权利要求4所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述第一平面线圈(6)、第二平面线圈(8)、第三平面线圈(10)以及第四平面线圈(12)通过绝缘导线串联接入阻抗分析仪，阻抗分析仪的激励单元为含有磁芯的平面线圈施加高频交流电，各个平面线圈在各个油样管状通道处产生高梯度磁场。

7.根据权利要求1所述的多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，其特征在于，所述传感器外壳(1)由pdms材料制成，所述进油口(2)、油样通道(3)、传感检测单元(4)、出油口(5)均固定在所述传感器外壳(1)内部。

技术总结
本技术提供一种多通道高通量电感式油液磨粒检测传感器，用于检测液压油或润滑油中金属颗粒物，包括：传感器外壳、进油口、油样通道、传感检测单元、出油口；油样通道包括左中右三条平行放置的管状通道，三条平行放置的管状通道的两端分别连通至进油口和出油口；传感检测单元包括四个平面线圈和四个分别设置在平面线圈中心位置的磁芯，四个平面线圈和对应的磁芯并排平行放置，且每两个平面线圈中间设置有管状通道，且每个平面线圈紧贴在油管状通道的管壁处。本技术通过在平面线圈中添加磁芯的方式，增强平面线圈两侧的传感检测区域的磁场强度，提高检测精度；通过设置并行油液通道的方式，增大油液磨粒检测传感器的通量，提高检测效率。

技术研发人员：成玉婷,张舒垚,丁嘉祺,冯佳丽
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：20230423
技术公布日：2024/2/1