專利名稱：一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，屬于監(jiān)測傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
潤滑油是機(jī)械設(shè)備的“血液”，它在機(jī)械設(shè)備中起著密封、潤滑、減磨、冷卻、清洗、減震和防腐等重要作用。油液監(jiān)測技術(shù)是通過分析被監(jiān)測機(jī)器的在用潤滑油的性能變化和攜帶的磨損顆粒情況，獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)的信息，進(jìn)而評(píng)價(jià)機(jī)器的工況并預(yù)測故障的技術(shù)。油液監(jiān)測分為離線監(jiān)測和在線監(jiān)測，離線監(jiān)測是在現(xiàn)場采集油樣，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，常用的分析儀器有自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器、鐵譜儀、光譜分析儀、精密電子天平等，這種監(jiān)測方式周期長，且設(shè)備昂貴。在線監(jiān)測是通過傳感器連續(xù)或間歇地采集設(shè)備的潤滑油數(shù)據(jù)，通過信號(hào)處理傳輸技術(shù)直接顯示出設(shè)備油液的狀態(tài)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前對(duì)于在線監(jiān)測傳感器，國內(nèi)外各公司研制了基于光纖法、紅外法、射線方法、 圖像識(shí)別方法等各種原理的在線監(jiān)測傳感器，但是這些在線監(jiān)測傳感器大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 價(jià)格昂貴。另外還有基于電學(xué)方法的監(jiān)測傳感器，這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，主要包括電感式和電容式傳感器。其中電感式傳感器主要用于檢測潤滑油中的鐵磁性磨粒，其主要結(jié)構(gòu)為螺線管形。如加拿大GasTops公司研制的MetalSCAN傳感器，可以對(duì)油液中的鐵顆粒進(jìn)行測量。電容式傳感器主要用于檢測潤滑油的油品劣化程度，其常用結(jié)構(gòu)為極板型。 如Kavlico公司研發(fā)的油液水分含量傳感器，可以對(duì)水分含量進(jìn)行半定量的分析。上述兩類電學(xué)傳感器因性能限制只能檢測油品或磨粒的某一方面，無法滿足油液監(jiān)測領(lǐng)域的全部需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，該傳感器能夠同時(shí)檢測潤滑油中的鐵磁性磨粒濃度及油品的劣化程度，從而更好地監(jiān)測設(shè)備潤滑和磨損狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按質(zhì)換油，按需檢修。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，包括兩個(gè)同心的平面線圈和四個(gè)接線柱，其特征在于當(dāng)從第一接線柱、第四接線柱引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)為電容特性；當(dāng)從第一接線柱、第三接線柱或第二接線柱、第四接線柱引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)為單倍電感特性；當(dāng)?shù)诙泳€柱、第三接線柱連通，從第一接線柱、第四接線柱引出接線，線圈就表現(xiàn)為2倍電感特性。所述的同心平面線圈是圓形、多邊形或橢圓形。所述的平面線圈厚度為微米至毫米尺度，平面線圈的直徑以及線寬和線距為微米至毫米尺度。
本發(fā)明的有益效果如下該傳感器集成了電感和電容的功能，通過后續(xù)的電路設(shè)計(jì)，能夠檢測出油液中磨粒的濃度和油液的變質(zhì)情況，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)知性維修和按質(zhì)換油， 節(jié)省機(jī)器的維護(hù)成本。同時(shí)由于該傳感器是平面結(jié)構(gòu)，尺寸在微米至毫米尺度，可以節(jié)省傳感器的體積，減輕傳感器的質(zhì)量，在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。


圖1是本傳感器的平面線圈結(jié)構(gòu)圖，其中1，2，3，4為接線柱，5為電磁線圈，6為基體。圖2是線圈為電容形式傳感器的示意圖，從1，4接線柱引出接線。圖3是線圈為電感形式傳感器的示意圖，從1，3接線柱引出接線。圖4是線圈為電感形式傳感器的示意圖，2，3接線柱連通，從1，4接線柱引出接線， 電感值是圖3中的兩倍(兩個(gè)電感串聯(lián))。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，在基體上制作兩個(gè)同心的平面線圈， 每個(gè)線圈的厚度為微米至毫米尺度，線圈的直徑以及線寬和線距為微米至毫米尺度。兩個(gè)平面線圈通過四個(gè)接線柱1、2、3、4接線順序的變化，實(shí)現(xiàn)電感型傳感器及電容型傳感器的切換。電感型傳感器用于油液中鐵磁性顆粒的檢測，電容型傳感器用于潤滑油油品的檢測； 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油液中鐵磁性顆粒的檢測和潤滑油油品的檢測。同心線圈的形狀可以是圓形， 多邊形或橢圓形等。傳感器的基體材料可以選擇覆銅板或其他非金屬材料。在基體材料上通過光刻、腐蝕或電沉積等工藝制作平面線圈。該傳感器可以安裝在潤滑油回路的油管中或油箱中，可根據(jù)需要單點(diǎn)監(jiān)測或組成一個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，當(dāng)從接線柱1、4引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)出電容特性。由于正常潤滑油的介電常數(shù)為2. 0左右，而水的介電常數(shù)為80. 0左右，所以若潤滑油中混有水或由于氧化等原因產(chǎn)生顯著劣化，其介電常數(shù)就會(huì)變化，從而使得傳感器的電容產(chǎn)生變化。通過后面相應(yīng)的檢測電路將電容變化量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，從而得到潤滑油的變質(zhì)程度。如圖3所示，當(dāng)從接線柱1、3引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)為單倍電感特性。當(dāng)潤滑油中含有鐵磁性顆粒時(shí)，線圈磁路的相對(duì)磁導(dǎo)率就會(huì)變化，磁導(dǎo)率的變化量與顆粒的濃度相關(guān)。磁導(dǎo)率的變化導(dǎo)致線圈的電感變化，通過后續(xù)的電路將電感變化量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，從而得到油中鐵磁性顆粒的含量。如圖4所示，當(dāng)接線柱2、3連通時(shí)，從接線柱1、4引出接線，傳感器就變?yōu)橛蓛蓚€(gè)平面電感串聯(lián)起來的電感傳感器，線圈就表現(xiàn)為2倍電感特性?？筛鶕?jù)不同需要，通過安裝傳感器時(shí)接線柱的接線變化，選擇該傳感器的電感電容功能。也可使用單片機(jī)、DSP等其他控制器，使用編制軟件的方法，周期性的實(shí)現(xiàn)接線柱的切換，從而使傳感器表現(xiàn)出不同的特性。
權(quán)利要求
1.一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，包括兩個(gè)同心的平面線圈和四個(gè)接線柱(1、2、3、 4)，其特征在于當(dāng)從第一接線柱(1)、第四接線柱(4)引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)為電容特性； 當(dāng)從第一接線柱(1)、第三接線柱(3)或第二接線柱(2)、第四接線柱(4)引出接線時(shí)，線圈就表現(xiàn)為單倍電感特性；當(dāng)?shù)诙泳€柱(2)、第三接線柱(3)連通，從第一接線柱(1)、第四接線柱(4)引出接線，線圈就表現(xiàn)為2倍電感特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的同心平面線圈是圓形、多邊形或橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，其特征在于所述的平面線圈厚度為微米至毫米尺度，平面線圈的直徑以及線寬和線距為微米至毫米尺度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潤滑油的在線監(jiān)測傳感器，屬于傳感器領(lǐng)域。該傳感器包括兩個(gè)同心的平面線圈和四個(gè)接線柱，通過四個(gè)接線柱接線順序的變化，實(shí)現(xiàn)電感型傳感器及電容型傳感器的轉(zhuǎn)換，從而既能夠檢測潤滑油中的鐵磁性磨粒濃度，也可以監(jiān)測油品的劣化程度。從而為機(jī)械設(shè)備的工況監(jiān)測和故障診斷提供必要信息，建立根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的維修體制。
文檔編號(hào)G01N15/06GK102243200SQ201110115458
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者王曉雷, 祁勝, 郭海林, 黃巍 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)