一種采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其通過過濾器衰減液壓油的壓力/流量脈動，其采用工況自適應(yīng)抑波濾波器；通過機(jī)械離心、磁化吸附、起電吸附等技術(shù)將鐵磁質(zhì)微粒和非鐵磁質(zhì)微粒分離，以防止兩種微?；ハ喔蓴_影響檢測結(jié)果；通過顆粒聚合和旋轉(zhuǎn)磁場塑形增加顆粒粒徑并改變其形態(tài)，以提高檢測的靈敏度；通過改進(jìn)螺線管線圈結(jié)構(gòu)調(diào)整螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿其軸線方向的均勻性，以減少檢測誤差；采用兩個激勵線圈反向串聯(lián)，使位于兩者中央的感應(yīng)線圈處磁場相互抵消，從而構(gòu)造零磁場，保證磁通量變化較小時即可獲得很大的磁通量變化率，以提高檢測靈敏度，降低后續(xù)信號處理電路要求。
【專利說明】一種采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液壓油磨損微粒檢測方法，具體涉及一種采用抑波的雙激勵螺線 管式微粒敏感方法，屬于液壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 磨損是機(jī)械零部件失效的主要因素之一，磨損微粒是監(jiān)測磨損過程以及診斷磨損 失效類型的最為直接的信息元。國內(nèi)外的資料統(tǒng)計表明，液壓機(jī)械70%故障源自油液的顆 粒污染。因此，對油液中的金屬磨損微粒進(jìn)行在線監(jiān)測已成為減少磨損及液壓系統(tǒng)卡緊卡 澀故障的重要途徑之一。
[0003]電感式傳感器屬于非接觸測量方式，油液中所含金屬磨損微粒的材質(zhì)和數(shù)量使傳 感器等效電感發(fā)生變化，從而實現(xiàn)磨損微粒的在線監(jiān)測。中國發(fā)明專利第201310228772.6 號公開了一種油液金屬磨粒在線監(jiān)測系統(tǒng)，該油液金屬磨粒在線監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器、微 處理器和電路，其傳感器為螺線管式電感傳感器。使用該系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測時，首先將兩個 相同的傳感器的激勵線圈并聯(lián)接入激勵交流信號發(fā)生器，將兩個感應(yīng)線圈反向串聯(lián)并與兩 個等阻值的大電阻接成交流電橋;然后使油液從其中一個傳感器的油路中通過。當(dāng)傳感器 中含有激勵線圈和感應(yīng)線圈的一個油路通過含有金屬磨粒的油液而另一個不通過時，金屬 磨粒影響傳感器的磁場強(qiáng)度，破壞電橋的平衡，感應(yīng)線圈輸出相應(yīng)幅值的交流電壓。輸出電 壓大小和金屬磨粒濃度大小成正比，油液中含有的金屬磨粒濃度越大，輸出電壓值越大。通 過系統(tǒng)處理模塊對輸出信號采集和處理，達(dá)到對油液金屬磨粒濃度在線監(jiān)測的目的。
[0004] 然而，上述監(jiān)測方法存在以下幾方面的不足：
[0005] 1.金屬磨損微粒流經(jīng)測試線圈時引起的磁場波動十分微弱，檢測線圈的輸出結(jié)果 受微粒通過速度影響較大，管道中油液的壓力和流量波動將嚴(yán)重影響電感法微粒檢測的有 效性和一致性。
[0006] 2.機(jī)械潤滑油中的金屬磨損磨粒按照其電磁特性可分為鐵磁質(zhì)微粒(如鐵)和非 鐵磁質(zhì)微粒(如銅、鋁）。鐵磁質(zhì)微粒增強(qiáng)傳感器線圈的等效電感，而非鐵磁質(zhì)微粒則削弱傳 感器線圈的等效電感。當(dāng)兩種微粒同時通過檢測線圈時，該監(jiān)測裝置將失效。
[0007] 3.正常情況下金屬磨損微粒的粒徑較小，在5um左右，且主要為球磨粒，其纖度小 于其他磨粒，傳感器線圈對其檢測能力相對較弱。如專利文獻(xiàn)1只能處理l〇um左右的金屬微 粒，無法監(jiān)測零部件的早期磨損。
[0008] 4.螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿其軸線方向為非均勻分布，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的測量誤 差；同時同一型號的電感對鐵質(zhì)顆粒的檢測能力要大于對銅質(zhì)顆粒的檢測能力，這同樣會 帶來測量誤差。
[0009] 因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的采用抑波的雙激勵螺線管 式微粒敏感方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用非接觸的測量方式、信號 一致性好、可靠性高、檢測信號強(qiáng)且誤差小的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種采用抑波的雙激勵螺線管式微 粒敏感方法，其采用一種敏感裝置，該裝置設(shè)置在液壓管路上，包括濾波器、分離吸附模塊、 旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、激勵線圈II、感應(yīng)線圈以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模 塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、感應(yīng)線圈、激勵線圈II依次設(shè)置在液壓管路上;所述激勵線 圈I和激勵線圈II反向串聯(lián);所述感應(yīng)線圈位于激勵線圈I和激勵線圈II之間的中央;所述 ECU分別電性連接并控制濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、激勵線圈II和 感應(yīng)線圈；所述濾波器包括輸入管、外殼、輸出管、彈性薄壁、Η型濾波器以及串聯(lián)Η型濾波 器;其中，所述輸入管連接于外殼的一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和一液壓油進(jìn)口對接;所述輸 出管連接于外殼的另一端，其延伸入外殼內(nèi)，其和U型微粒分離模塊對接;所述彈性薄壁沿 外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入管、輸出管和彈性薄壁共同形成一雙管插入式濾波器； 所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐形彈 性阻尼孔管和縫孔組成;所述彈性薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I以及并聯(lián)共振容腔； 所述串聯(lián)共振容腔I的外側(cè)設(shè)一串聯(lián)共振容腔II，所述串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之 間通過一錐形插入管連通;該錐形插入管靠近輸入管側(cè);所述Η型濾波器位于并聯(lián)共振容腔 內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述串聯(lián)Η型濾波器位于串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容 腔II內(nèi)，其亦和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連通;所述Η型濾波器和串聯(lián)Η型濾波器軸向呈對稱設(shè) 置，并組成串并聯(lián)Η型濾波器;所述分離吸附模塊由依次連接的機(jī)械離心模塊、磁化模塊、磁 吸附模塊、起電模塊以及電吸附模塊組成;其包括如下步驟：
[0012] 1)，液壓管路中的油液通過濾波器，濾波器衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的脈 動壓力，以及抑制流量波動；
[0013] 2)，之后油液進(jìn)入分離吸附模塊的機(jī)械離心模塊，使油液中的磨損顆粒聚合并實 現(xiàn)初步離心，使質(zhì)量較大的聚合大顆粒甩向管壁附近；
[0014] 3)，通過磁化模塊使鐵磁性金屬聚合大顆粒被強(qiáng)力磁化；
[0015] 4)，磁吸附模塊吸附磁化的金屬聚合大微粒；
[0016] 5)，油液通過起電裝置，使油液中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電聚合；
[0017] 6)，油液流入電吸附模塊，電吸附模塊吸附非鐵磁性金屬磨損微粒；
[0018] 7)，ECU先控制電吸附模塊將電場方向先反向，再取消電場，使非鐵磁性金屬磨損 微粒進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊，之后恢復(fù)電場；同時，ECU控制磁吸附模塊和起電模塊的斷電，鐵磁 性顆粒進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊;隨后，磁吸附模塊和起電模塊恢復(fù)原先工作狀態(tài)；
[0019] 8)，帶電的非鐵磁性微粒和磁化的鐵磁性微粒先后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊，使油液中 的兩種金屬微粒的粒徑增大同時形態(tài)變?yōu)榧?xì)長針狀結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增 加；
[0020] 9)，通過激勵線圈I和激勵線圈II產(chǎn)生方向相反的磁場，位于兩者中央的感應(yīng)線圈 處磁場相互抵消;兩類微粒分批進(jìn)入感應(yīng)線圈，導(dǎo)致感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而判斷磨 損微粒的類型和數(shù)量。
[0021] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述輸入管和輸出 管的軸線不在同一軸線上;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔I和并聯(lián) 共振容腔內(nèi)，其錐度角為10°;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔錐形彈性阻尼孔管的楊氏模量比彈性 薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔的楊氏模量比錐形彈性阻尼孔 管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉；所述錐形插入管開口較寬處位于串聯(lián)共振 容腔II內(nèi)，其錐度角為10°。
[0022] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述機(jī)械離心模塊 采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、第二導(dǎo)流片、步進(jìn)電機(jī) 以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片沿管壁內(nèi)圓周隔120°均 勻分布，其安放角設(shè)為18° ;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置在第一導(dǎo)流片 后，并和第一導(dǎo)流片錯開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C;所述第一導(dǎo)流片的長邊與 管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸；其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼形，其高度為管壁直徑 的0.4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動第一導(dǎo)流片和第二導(dǎo)流片，以 調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。
[0023] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述磁化模塊包括 鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼以及法蘭;其中，所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管道外;所述鐵 質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁質(zhì)管道的兩端。
[0024] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述磁吸附模塊采 用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反向螺線管以 及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽;所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向 相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于 鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向 螺線管軸線的中間點。
[0025] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述磁吸附模塊采 用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正 向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊錘以及電磁鐵;所述正向螺線管和反向螺線 管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管 相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管 和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點；所述隔板位于正向螺 線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間；所述電磁鐵連接并能推動電 擊錘，使電擊錘敲擊錯質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。
[0026] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述起電模塊包括 若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于液壓管路上，其分別連接至電極控制器。
[0027] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述電吸附模塊包 括鋁質(zhì)管道、陽極板、陰極板以及極板控制器;其中，所述陽極板、陰極板分別設(shè)置在鋁質(zhì)管 道上，并呈相對設(shè)置;所述陽極板、陰極板分別電性連接至極板控制器上;所述極板控制器 電性連接至E⑶，并由E⑶控制。
[0028] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法進(jìn)一步為:所述旋轉(zhuǎn)塑形模塊 包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼、法蘭以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊;其中，所述若干 繞組分別繞在鋁質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁質(zhì)管道的 兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊連接至一繞組。
[0029] 本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法還為:所述激勵線圈I和激勵 線圈II均包含若干繞組，各繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞組分別連接至一激勵電流輸 出模塊，該激勵電流輸出模塊由ECU模塊控制。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明引入油液壓力流量波動抑制 技術(shù)和微粒分時釋放措施，以保證檢測的有效性和一致性;通過機(jī)械離心、磁化吸附、起電 吸附等技術(shù)將鐵磁質(zhì)微粒和非鐵磁質(zhì)微粒分離，以防止兩種微?；ハ喔蓴_影響檢測結(jié)果； 通過顆粒聚合和旋轉(zhuǎn)磁場塑形增加顆粒粒徑并改變其形態(tài)，以提高檢測的靈敏度;通過改 進(jìn)螺線管線圈結(jié)構(gòu)調(diào)整螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿其軸線方向的均勻性，以減少檢測誤差； 構(gòu)造零磁場，兩個由高頻交流電源驅(qū)動的外側(cè)場線圈反向串聯(lián)(雙激勵螺線管），產(chǎn)生的磁 場方向相反，可使在管子內(nèi)部正好位于中央傳感線圈處磁場相互抵消，即為零磁場，保證磁 通量變化較小時即可獲得很大的磁通量變化率，以提高檢測靈敏度，降低后續(xù)信號處理電 路要求。 【【附圖說明】】
[0031] 圖1是本發(fā)明的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 [0032]圖2是圖1中的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是圖2中沿A-A的剖面圖。
[0034]圖4是圖3中Η型濾波器示意圖。
[0035]圖5是圖3中串聯(lián)Η型濾波器示意圖。
[0036] 圖6是Η型濾波器和串聯(lián)Η型濾波器頻率特性組合圖。其中，實線為串聯(lián)Η型濾波器 頻率特性。
[0037] 圖7是串并聯(lián)Η型濾波器頻率特性圖。
[0038] 圖8是雙管插入式濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖9是彈性薄壁的橫截面示意圖。
[0040] 圖10是圖2中錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的示意圖。
[0041] 圖10(a)至圖10(c)是錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的工作狀態(tài)圖。
[0042] 圖11是圖1中的分離吸附模塊的連接示意圖。
[0043]圖12-1是圖11中的機(jī)械離心模塊的橫向示意圖。
[0044] 圖12-2是圖11中的機(jī)械離心模塊的徑向示意圖。
[0045] 圖13是圖11中的磁化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖14-1是圖11中的磁吸附模塊為同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047] 圖14-2是圖11中的磁吸附模塊為帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048] 圖15是圖11中的起電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049] 圖16是圖11中的電吸附模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖17是圖1中的旋轉(zhuǎn)塑形模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖18-1是圖1中的檢測線圈的繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052 ]圖18-2是圖18-1中的激勵電流輸出模塊的電路圖。
[0053]圖19是圖1中的Ε⑶模塊的連接關(guān)系圖。 【【具體實施方式】】
[0054] 請參閱說明書附圖1至附圖19所示，本發(fā)明為一種采用抑波的雙激勵螺線管式微 粒敏感裝置，其設(shè)置在液壓管路7上，其由濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、激勵線 圈14、感應(yīng)線圈5、激勵線圈116以及E⑶1等幾部分組成。
[0055] 其中，所述濾波器8、分離吸附模塊2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、激勵線圈14、感應(yīng)線圈5、激 勵線圈116依次設(shè)置在液壓管路7上。所述ECU1分別電性連接并控制濾波器8、分離吸附模塊 2、旋轉(zhuǎn)塑形模塊3、激勵線圈14、激勵線圈II5和感應(yīng)線圈5。
[0056 ]由于油液的流速對檢測特性影響很大，隨著油液流速的增大，檢測的靈敏度以及 輸出電壓都將發(fā)生明顯變化；同時，油液的流量也對檢測輸出有較大的影響，當(dāng)流量增大 時，輸出電壓也會隨著改變，這對檢測結(jié)果的一致性和有效性影響很大，為此，本發(fā)明在檢 測前增加了濾波器8穩(wěn)定液壓系統(tǒng)壓力和流量。
[0057]所述濾波器8由輸入管81、外殼88、輸出管89、彈性薄壁87、H型濾波器812以及串聯(lián) Η型濾波器813等幾部分組成。
[0058]其中，所述輸入管81連接于外殼89的一端，用于輸入油液;所述輸出管811連接于 外殼89的另一端，其和分離吸附模塊2對接。所述彈性薄壁87沿外殼的徑向安裝于外殼88 內(nèi)。所述輸入管81和輸出管89的軸線不在同一軸線上，這樣可以提高10%以上的濾波效果。 [0059]所述輸入管81、輸出管89和彈性薄壁87共同形成一雙管插入式濾波器，從而衰減 液壓系統(tǒng)高頻壓力脈動。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器透射系數(shù)為：
[0061 ] a-介質(zhì)中音速Ρ-流體密度cb-輸入管直徑Ζ-特性阻抗
[0066] d2一輸出管直徑D-容腔直徑li一輸入端插入管長度12-輸出端插入管長度 L一容腔總長度和輸入端輸出端插入管長度和的差值
[0067]由上式可見，雙管插入式容腔濾波器和電路中的電容作用類似。不同頻率的壓力 脈動波通過該濾波器時，透射系數(shù)隨頻率而不同。頻率越高，則透射系數(shù)越小，這表明高頻 的壓力脈動波在經(jīng)過濾波器時衰減得越厲害，從而起到了消除高頻壓力脈動的作用。
[0068] 所述雙管插入式濾波器的設(shè)計原理如下：管道中壓力脈動頻率較高時，壓力波動 作用在流體上對流體產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。當(dāng)變化的流量通過輸入管進(jìn)入雙管插入式容腔時，液 流超過平均流量，擴(kuò)大的容腔可以吸收多余液流，而在低于平均流量時放出液流，從而吸收 壓力脈動能量。
[0069] 所述彈性薄壁87通過受迫機(jī)械振動來削弱液壓系統(tǒng)中高頻壓力脈動。按集總參數(shù) 法處理后得到的彈性薄壁固有頻率為：
[0071] k-彈性薄壁結(jié)構(gòu)系數(shù)h-彈性薄壁厚度R-彈性薄壁半徑
[0072] E-彈性薄壁的楊氏模量P-彈性薄壁的質(zhì)量密度 [0073] η-彈性薄壁的載流因子μ-彈性薄壁的泊松比。
[0074]代入實際參數(shù)，對上式進(jìn)行仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，彈性薄壁87的固有頻率通常比Η型 濾波器的固有頻率高，而且其衰減頻帶也比Η型濾波器寬。在相對較寬的頻帶范圍內(nèi)，彈性 薄壁對壓力脈動具有良好的衰減效果。同時，本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)中的彈性薄壁半徑較大 且較薄，其固有頻率更靠近中頻段，可實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)中的中高頻壓力脈動的有效衰減。 [0075]所述彈性薄壁87的設(shè)計原理如下:管道中產(chǎn)生中頻壓力脈動時，S型容腔對壓力波 動的衰減能力較弱，流入濾波器S型容腔的周期性脈動壓力持續(xù)作用在彈性薄壁87的內(nèi)外 壁上，由于內(nèi)外壁之間有支柱固定連接，內(nèi)外彈性薄壁同時按脈動壓力的頻率做周期性振 動，該受迫振動消耗了流體的壓力脈動能量，從而實現(xiàn)中頻段壓力濾波。由虛功原理可知， 彈性薄壁消耗流體脈動壓力能量的能力和其受迫振動時的勢能和動能之和直接相關(guān)，為了 提高中頻段濾波性能，彈性薄壁的半徑設(shè)計為遠(yuǎn)大于管道半徑，且薄壁的厚度較小，典型值 為小于0.1mm。
[0076]進(jìn)一步的，所述彈性薄壁87和外殼88之間形成串聯(lián)共振容腔184以及并聯(lián)共振容 腔85。所述串聯(lián)共振容腔184的外側(cè)設(shè)一串聯(lián)共振容腔II83,所述串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián) 共振容腔1183之間通過一錐形插入管82連通，該錐形插入管82靠近輸入管81側(cè)，使共振容 腔I和II形成非對稱結(jié)構(gòu)，以降低濾波器固有共振頻率。所述錐形插入管82開口較寬處位于 串聯(lián)共振容腔1183內(nèi)，其錐度角為10°。所述彈性薄壁87的軸向上均勻開有若干錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔86。
[0077]所述Η型濾波器812位于并聯(lián)共振容腔85內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86相連通。所 述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86開口較寬處位于串聯(lián)共振容腔184和并聯(lián)共振容腔85內(nèi)，其錐度角 為10°。按集總參數(shù)法處理后得到的濾波器固有角頻率為：
[0079] a一一介質(zhì)中音速U-一阻尼孔長Di-一阻尼孔直徑
[0080] L2一一并聯(lián)共振容腔高度D2-一并聯(lián)共振容腔直徑。
[0081 ] 所述串聯(lián)Η型濾波器813位于串聯(lián)共振容腔184和串聯(lián)共振容腔1183內(nèi)，其亦和錐 形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86相連通。按集總參數(shù)法處理后，串聯(lián)Η型濾波器813的兩個固有角頻率為：
[0084] a-介質(zhì)中音速h-阻尼孔長cb-阻尼孔直徑13-共振管長 [0085] d3-共振管直徑12-串聯(lián)共振容腔1高度山一串聯(lián)共振容腔1直徑 [0086] 1 4 -串聯(lián)共振容腔2高度d4-串聯(lián)共振容腔2直徑。
[0087] 所述Η型濾波器812和串聯(lián)Η型濾波器813軸向呈對稱設(shè)置，并組成串并聯(lián)Η型濾波 器，用于展寬濾波頻率范圍并使整體結(jié)構(gòu)更緊湊。本發(fā)明沿圓周界面分布了多個串并聯(lián)Η型 濾波器（圖中只畫出了 2個），彼此之間用隔板820隔開，這多個濾波器的共振頻帶各不相同， 組合在一起后可全面覆蓋整個中低頻濾波頻段，實現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0088]由圖6Η型濾波器和串聯(lián)Η型濾波器頻率特性及公式均可發(fā)現(xiàn)，串聯(lián)Η型濾波器有2 個固有角頻率，在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本沒有濾波效果;Η型濾波器有1個 固有角頻率，同樣在波峰處濾波效果較好，而在波谷處則基本沒有濾波效果;選擇合適的濾 波器參數(shù)，使Η型濾波器的固有角頻率剛好落在串聯(lián)Η型濾波器的2個固有角頻率之間，如圖 7所示，既在一定的頻率范圍內(nèi)形成了3個緊鄰的固有共振頻率峰值，在該頻率范圍內(nèi)，無論 壓力脈動頻率處于波峰處還是波谷處均能保證較好的濾波效果。多個串并聯(lián)Η型濾波器構(gòu) 成的濾波器組既可覆蓋整個中低頻段，實現(xiàn)中低頻段的全頻譜濾波。
[0089] 進(jìn)一步的，所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔86由錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15組成，錐形 較窄端開口于彈性薄壁87。其中錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模量比彈性薄壁87的楊氏模量 要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮；縫孔15的楊氏模量比錐形彈性阻尼孔管16的楊氏模 量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉。故當(dāng)壓力脈動頻率落在高頻段時，C型容腔濾波器結(jié)構(gòu) 起濾波作用，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài);而當(dāng)脈動頻率落在中頻段 時，濾波器結(jié)構(gòu)變?yōu)镃型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁87濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形彈性阻尼 孔管16和縫孔15都處于圖10(a)狀態(tài)；當(dāng)脈動頻率落在某些特定的低頻頻率時，濾波器結(jié)構(gòu) 變?yōu)椴迦胧酱⒙?lián)Η型濾波器、C型容腔濾波器結(jié)構(gòu)和彈性薄壁濾波結(jié)構(gòu)共同起作用，錐形 彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(b)狀態(tài)，由于插入式串并聯(lián)Η型濾波器的固有頻率被 設(shè)計為和這些特定低頻脈動頻率一致，對基頻能量大的系統(tǒng)可起到較好的濾波效果；當(dāng)脈 動頻率落在某些特定頻率以外的低頻段時，錐形彈性阻尼孔管16和縫孔15都處于圖10(c) 狀態(tài)。這樣的變結(jié)構(gòu)濾波器設(shè)計既保證了液壓系統(tǒng)的全頻段全工況濾波，又降低了正常工 況下濾波器的壓力損失，保證了系統(tǒng)的液壓剛度。
[0090]本發(fā)明還能實線工況自適應(yīng)壓力脈動衰減。當(dāng)液壓系統(tǒng)工況變化時，既執(zhí)行元件 突然停止或運行，以及閥的開口變化時，會導(dǎo)致管路系統(tǒng)的特性阻抗發(fā)生突變，從而使原管 道壓力隨時間和位置變化的曲線也隨之改變，則壓力峰值的位置亦發(fā)生變化。由于本發(fā)明 的濾波器的軸向長度設(shè)計為大于系統(tǒng)主要壓力脈動波長，且濾波器的串并聯(lián)Η型濾波器組 的容腔長度、雙管插入式容腔濾波器的長度和彈性薄壁的長度和濾波器軸線長度相等，保 證了壓力峰值位置一直處于濾波器的有效作用范圍內(nèi)；而串并聯(lián)Η型濾波器的錐形變結(jié)構(gòu) 阻尼孔開在彈性薄壁上，沿軸線方向均勻分布，使得壓力峰值位置變化對濾波器的性能幾 乎沒有影響，從而實現(xiàn)了工況自適應(yīng)濾波功能?？紤]到三種濾波結(jié)構(gòu)軸向尺寸和濾波器相 當(dāng)，這一較大的尺寸也保證了液壓濾波器具備較強(qiáng)的壓力脈動衰減能力。
[0091 ]采用本發(fā)明的液壓濾波器進(jìn)行液壓脈動濾波的方法如下：
[0092] 1)，液壓流體通過輸入管進(jìn)入雙管插入式濾波器，擴(kuò)大的容腔吸收多余液流，完成 尚頻壓力脈動的濾波；
[0093] 2)，通過彈性薄壁87受迫振動，消耗流體的壓力脈動能量，完成中頻壓力脈動的濾 波；
[0094] 3)，通過串并聯(lián)Η型濾波器組，以及錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔、錐形插入管和流體產(chǎn)生共 振，消耗脈動能量，完成低頻壓力脈動的濾波；
[0095] 4)，將濾波器的軸向長度設(shè)計為大于液壓系統(tǒng)主要壓力脈動波長，且串并聯(lián)Η型濾 波器長度、雙管插入式濾波器長度和彈性薄壁87長度同濾波器長度相等，使壓力峰值位置 一直處于濾波器的有效作用范圍，實現(xiàn)系統(tǒng)工況改變時壓力脈動的濾波；
[0096] 5)，通過錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔的錐形彈性阻尼孔管的伸縮和縫孔的開關(guān)，完成壓力 脈動自適應(yīng)濾波。
[0097]機(jī)械潤滑油中的金屬磨損磨粒按照其電磁特性可分為鐵磁質(zhì)微粒(如鐵)和非鐵 磁質(zhì)微粒(如銅、鋁）。鐵磁質(zhì)微粒增強(qiáng)傳感器線圈的等效電感，而非鐵磁質(zhì)微粒則削弱傳感 器線圈的等效電感。當(dāng)兩種微粒同時通過檢測線圈時，該監(jiān)測裝置將失效。為此，本發(fā)明用 分離吸附模塊2來分離這兩種微粒。所述分離吸附模塊2由依次連接的機(jī)械離心模塊21、磁 化模塊22、磁吸附模塊23、起電模塊24以及電吸附模塊25組成。
[0098] 其中，所述機(jī)械離心模塊21使油液在離心作用下，質(zhì)量較大的固體顆粒被甩向腔 壁，其采用沿程起旋的方式，其設(shè)計原理如下:在管道中設(shè)置一定高度和長度的扭曲的導(dǎo) 流片，并使葉面切線與軸線成一定角度，因管流邊界發(fā)生改變可使流體產(chǎn)生圓管螺旋流，該 螺旋流可分解為繞管軸的周向流動和軸向平直流動，流體中攜帶的顆粒物產(chǎn)生偏軸線向心 螺旋運動。該旋流離心裝置21由旋流管壁211、第一導(dǎo)流片212、第二導(dǎo)流片213、步進(jìn)電機(jī) 214以及流量傳感器215等幾部分組成，所述步進(jìn)電機(jī)214和流量傳感器215電性連接至 ECUl 〇
[0099] 其中，所述第一導(dǎo)流片212設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片212沿管壁211內(nèi)圓周隔120° 均勻分布，其安放角(第一導(dǎo)流片212和旋流管壁211之間的夾角)設(shè)為18°，以保證最佳切向 流動。所述第二導(dǎo)流片213和第一導(dǎo)流片212結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置在第一導(dǎo)流片212后，并和第 一導(dǎo)流片212錯開60°連接在管壁211內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C，用于減少阻力并加大周向流動 的強(qiáng)度。另外，可根據(jù)實際分離效果同樣再設(shè)置第三或更多的導(dǎo)流片，安放角逐次增加。所 述步進(jìn)電機(jī)214連接并驅(qū)動第一導(dǎo)流片212和第二導(dǎo)流片213,以調(diào)節(jié)安放角，從而可獲得更 好的離心效果，獲知使導(dǎo)流片212、213適應(yīng)不同的工況。所述流量傳感器215設(shè)置在管壁211 內(nèi)的中央，ECU1通過讀取流量傳感器215的數(shù)值分析旋流分離效果，并據(jù)此控制步進(jìn)電機(jī) 214,步進(jìn)電機(jī)214調(diào)節(jié)各導(dǎo)流片212、213的安放角，以獲得更加分離效果。
[0100]進(jìn)一步的，所述第一導(dǎo)流片212的長邊與管壁211相連，短邊213沿管壁211的軸線 延伸;為減小阻力，其前緣挫成鈍形;為避免繞流，后緣加工成翼形;其高度為管壁211直徑 的0.4倍，使形成的螺旋流具有較大的強(qiáng)度;長度為管壁211直徑的1.8倍，以保證較大的對 油液的作用范圍。
[0101]所述磁化模塊22將油液中攜帶的鐵磁性金屬磨損微粒的強(qiáng)力磁化，并使微米級的 磨損微粒聚合成大顆粒，可提高敏感裝置的輸出信號強(qiáng)度。所述磁化裝置22由鋁質(zhì)管道 221、若干繞組222、鐵質(zhì)外殼223以及法蘭224組成。其中，所述鋁質(zhì)管道221使油液從其中流 過而受到磁化處理，且鋁的磁導(dǎo)率很低，可以使管道221中獲得較高的磁場強(qiáng)度。
[0102] 所述若干繞組222分別繞在鋁質(zhì)管道221外，由直徑為1.0mm左右的銅絲涂覆絕緣 漆制成。所述鐵質(zhì)外殼223包覆于鋁質(zhì)管道221上，鐵質(zhì)的材料會屏蔽掉大部分的磁通。所述 法蘭224焊接在鋁質(zhì)管道221的兩端。
[0103] 所述磁吸附模塊23用于吸附聚集在管壁附近的磁化聚合大微粒，其可采用同極相 鄰型吸附環(huán)。該同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道231、正向螺線管232、反向螺線管233以 及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234等部件組成。其中，所述正向螺線管232和反向螺線管233分別布置于鋁質(zhì) 環(huán)形管道231內(nèi)并由ECU1控制，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管232和反向螺線 管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道231的內(nèi)壁上，其位于 正向螺線管232和反向螺線管233相鄰處、以及正向螺線管232和反向螺線管233軸線的中間 點。
[0104] 所述同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計原理如下:通電正向螺線管232、反向螺線管233,相 鄰的正向螺線管232、反向螺線管233通有方向相反的電流，使得正向螺線管232、反向螺線 管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極;同時，鋁質(zhì)環(huán)形管道231能夠改善磁路，加大管道內(nèi)壁處的磁場 強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管232、反向螺線管233電流 由ECU1直接控制，可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附性能。
[0105] 進(jìn)一步的，所述磁吸附模塊23也可采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊 錘的同極相鄰型吸附環(huán)由鋁質(zhì)環(huán)形管道231、正向螺線管232、反向螺線管233、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽 234、隔板235、電擊錘236以及電磁鐵237等部件組成。其中，所述正向螺線管232和反向螺線 管233分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道231內(nèi)并由ECU1控制，兩者通有方向相反的電流，使得正向 螺線管232和反向螺線管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極。所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234布置于鋁質(zhì)環(huán)形管 道231的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管232和反向螺線管233相鄰處、以及正向螺線管232和反 向螺線管233軸線的中間點。所述電擊錘236和電磁鐵237位于隔板235之間。所述電磁鐵237 連接并能推動電擊錘236,使電擊錘236敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道232內(nèi)壁。所述ECU1電性連接并控 制正向螺線管232、反向螺線管233和電磁鐵237。
[0106] 所述帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)的設(shè)計原理如下:通電正向螺線管232、反向螺 線管233,相鄰的正向螺線管232、反向螺線管233通有方向相反的電流，使得正向螺線管 232、反向螺線管233相鄰處產(chǎn)生同性磁極；同時，鋁質(zhì)環(huán)形管道231能夠改善磁路，加大管道 內(nèi)壁處的磁場強(qiáng)度，增強(qiáng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234對顆粒的捕獲吸附能力。各正向螺線管232、反向螺 線管233電流由ECU1直接控制，可根據(jù)顆粒的粒徑大小和濃度不同而變化，以獲得最佳吸附 性能。而通過電擊錘236的設(shè)置，防止顆粒在鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽234處大量堆積，影響吸附效果。此 時，通過電磁鐵237控制電擊錘236敲擊管道231的內(nèi)壁，使得被吸附的顆粒向兩側(cè)分散開。 同時，在清洗管道231時，電擊錘236的敲擊還可以提高清洗效果。
[0107] 所述磁吸附模塊23吸附完成后，E⑶1控制電磁鐵斷電，順磁性鋁質(zhì)管道失去磁性， 附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁并以低速隨油液沿管壁進(jìn)入起電模塊24。
[0108] 所述起電模塊24使液壓油中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電，其由若干電極241以 及一電極控制器242組成。所述若干電極241安裝于液壓管路7上，其分別連接至電極控制器 242。所述電極控制器242電性連接向電極241施加電壓，使油液中的顆粒物質(zhì)帶電。
[0109] 所述電吸附模塊25將油液中的非鐵磁性金屬磨損顆粒吸附在管壁上，其由鋁質(zhì)管 道251、陽極板252、陰極板253以及極板控制器254組成。其中，所述陽極板252、陰極板253分 別設(shè)置在鋁質(zhì)管道251上，并呈相對設(shè)置;所述陽極板252、陰極板253分別電性連接至極板 控制器254上;所述極板控制器254電性連接至E⑶1，并由E⑶1控制。
[0110] 所述電吸附模塊25的工作原理如下：帶電的非鐵磁質(zhì)金屬磨損微粒隨油液以速度 V沿管壁流入電吸附模塊25,電吸附模塊25的陰陽兩個電極525、253受極板控制器254控制 產(chǎn)生和速度V方向垂直的均勻電場，則帶電微粒在電場離心模塊中受到垂直于速度方向的 電場力的作用，使帶電顆粒在該力的作用下向極板做拋物線運動，帶電微粒沿運動方向吸 附其它微粒形成聚合大顆粒。該拋物線運動具體是指帶電微粒在軸向跟隨油液做直線運 動，徑向則在電場力作用下做勻速或變速運動，通過極板控制器254改變電場強(qiáng)度即可改變 運動速度，使帶電聚合大顆粒吸附到管壁上。吸附完成后，當(dāng)ECU1控制極板控制器254斷電 時，附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁并以低速隨油液沿管壁進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模 塊3 〇
[0111]所述旋轉(zhuǎn)塑形模塊3用于提高檢測的靈敏度。研究表明：傳感器線圈的電感變化率 與磨粒半徑的三次方成正比。同時，磁介質(zhì)的形態(tài)越趨向于細(xì)長狀，其退磁因子越小，磁化 強(qiáng)度越大，磁化場場強(qiáng)越大。對傳感器等效電感的變化影響越大。該旋轉(zhuǎn)塑形模塊3由鋁質(zhì) 管道31、若干繞組32、鐵質(zhì)外殼33、法蘭34以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35等幾部分組 成。其中，所述若干繞組32分別繞在鋁質(zhì)管道31外;所述鐵質(zhì)外殼33包覆于鋁質(zhì)管道31上； 所述法蘭34焊接在鋁質(zhì)管道31的兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35連接至一繞組32。
[0112] 所述旋轉(zhuǎn)塑形模塊3的設(shè)計原理如下：聚合大顆粒隨油液進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3后， ECU1控制旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35，使旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊35中流過三相對稱電流，該 電流在鋁質(zhì)管道31內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁化顆粒在旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到磁場力的作用，并在 該力的作用下以螺旋狀前進(jìn)，磁化微粒沿磁力線方向形成了很多針狀結(jié)構(gòu)，這些針狀結(jié)構(gòu) 在磁場旋轉(zhuǎn)時將跟隨磁場做螺旋運動，具體是在軸向跟隨油液做直線運動，徑向則跟隨旋 轉(zhuǎn)磁場做螺旋運動。調(diào)整三相對稱電流即可改變螺旋運動的速度和軌跡。當(dāng)運動的針狀結(jié) 構(gòu)和運動軌跡上的金屬微粒遭遇時，彼此結(jié)合成大顆粒聚合物。通過旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,使油 液中的金屬微粒的粒徑增大同時形態(tài)變?yōu)榧?xì)長針狀結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增 加，進(jìn)一步增強(qiáng)了雙線圈式檢測的靈敏度。
[0113] 金屬磨損微粒在油路中為非均勻分布，流型變化十分復(fù)雜，當(dāng)微粒大小和材質(zhì)變 化時，其引起的磁場變化是很微弱的，若檢測磁場不均勻?qū)?dǎo)致嚴(yán)重的測量誤差，使檢測靈 敏度降低；同時要求激勵線圈I和激勵線圈II的特性完全一致，這一般是很難達(dá)到的，為此 需要設(shè)計的激勵線圈I和激勵線圈II具有在線自動調(diào)節(jié)的功能。具體的說，所述激勵線圈14 和激勵線圈116均包含若干繞組，各繞組由正繞組41和逆繞組42組成，各繞組分別連接至一 激勵電流輸出模塊43。該激勵電流輸出模塊43由ECU1控制，其使用的數(shù)字電位計為AD5206， 具有6通道的輸出，可以和ECU1之間實現(xiàn)單總線數(shù)據(jù)傳輸。ECU1通過單總線實現(xiàn)對磁化繞組 的多塊激勵電流輸出模塊73的電流設(shè)定和輸出。運放AD8601和MOS管2N7002通過負(fù)反饋實 現(xiàn)了高精度的電壓跟隨輸出。恒定大電流輸出采用了德州儀器(TI)的高電壓、大電流的運 放OPA 549〇
[0114] 所述檢測線圈7的工作原理如下：為了產(chǎn)生同極性方向的磁場并同時彌補(bǔ)缺口造 成的磁場不均衡，正繞組41和逆繞組42內(nèi)的電流特性相同，在液壓管道7的軸線方向上排列 有多對正逆繞組，通過不同激勵電流輸出模塊43控制電流，就可以形成系統(tǒng)要求的均勻磁 場。
[0115] 因為液體中的磨粒非常小，對原磁場的影響非常小，即產(chǎn)生的磁通變化量也很小， 為了保證傳感器高的靈敏度，需要在感應(yīng)線圈中獲得大的感應(yīng)電動勢。根據(jù)法拉第電磁感 應(yīng)定律，感生電動勢的大小和通過導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比，其方向有賴于磁場 的方向和變化情況。磁通量變化較小時，若要使其變化率大，其途徑有兩種:一是增大原線 圈的匝數(shù)，但這樣會導(dǎo)致傳感器體積過大，不可取;一是原磁場磁通量為零，即處于零磁場 中?；诖耍緞?chuàng)作設(shè)計的敏感裝置的采用三組線圈。激勵線圈14和激勵線圈116由高頻交 流電源驅(qū)動，兩線圈反向串聯(lián)，產(chǎn)生的磁場方向相反，而所述感應(yīng)線圈5位于激勵線圈14和 激勵線圈116之間的中央，可使在感應(yīng)線圈5處磁場相互抵消，即為零磁場。感應(yīng)線圈5與ECU 相接。當(dāng)油液中通過有金屬大顆粒時，引起磁場擾動，導(dǎo)致感應(yīng)線圈5產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，利用 鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)金屬微粒對原磁場的相反影響，導(dǎo)致輸出信號相位相反，可區(qū)分油液中 磨損顆粒類型;磁介質(zhì)顆粒越大，纖度越大，對磁場影響越大，輸出信號的幅值越大，檢測的 靈敏度越高。
[0116] 采用上述監(jiān)控裝置對液壓油進(jìn)行監(jiān)控的具體方法如下：
[0117] 1)，液壓管路7中的油液通過濾波器8,濾波器8衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的 脈動壓力，以及抑制流量波動；
[0118] 2)，之后油液進(jìn)入分離吸附模塊2的機(jī)械離心模塊21，使油液中的磨損顆粒聚合并 實現(xiàn)初步離心，使質(zhì)量較大的聚合大顆粒甩向管壁附近；
[0119] 3)，通過磁化模塊22使鐵磁性金屬聚合大顆粒被強(qiáng)力磁化；
[0120] 4)，磁吸附模塊23吸附磁化的金屬聚合大微粒；
[0121 ] 5)，通過起電模塊24,使油液中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電聚合；
[0122] 6 )，隨后帶電顆粒以速度v流入電吸附模塊25，電吸附模塊25受ECU 1控制產(chǎn)生和速 度v方向垂直的均勻磁場，帶電顆粒在分離裝置中受到垂直于速度方向和磁場方向的洛侖 磁力的作用，使帶電顆粒在該力的作用下向鋁質(zhì)管壁運動，從而使油液中的非鐵磁性金屬 磨損微粒從油液中"分離"出來，吸附在管壁上。
[0123] 7)，在磁吸附和電吸附到足夠的微粒濃度后，ECU1先控制電吸附模塊25將電場方 向先反向，再取消電場，則吸附在管壁上的非鐵磁性金屬磨損微粒從靜止開始脫離管壁緩 慢進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,而電吸附模塊25此時則恢復(fù)原先的電場。同時，ECU1控制磁吸附模 塊23斷電，順磁性鋁質(zhì)管道失去磁性，附著在管道內(nèi)壁上磁性聚合大顆粒將脫離管壁，起電 模塊24的斷電，鐵磁性顆粒以低速隨油液流過起電模塊24和電吸附模塊25，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形 模塊3。隨后，磁吸附模塊和起電模塊恢復(fù)原先工作狀態(tài)。
[0124] 8)，帶電的非鐵磁性微粒和磁化的鐵磁性微粒先后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,此時ECU1 控制三相對稱繞組中流過三相對稱電流，該電流在鋁質(zhì)管道內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁化顆粒在 旋轉(zhuǎn)磁場作用下受到磁場力的作用，并在該力的作用下以螺旋狀前進(jìn)，磁化微粒沿磁力線 方向形成了很多針狀結(jié)構(gòu)，這些針狀結(jié)構(gòu)在磁場旋轉(zhuǎn)時將跟隨磁場做螺旋運動，當(dāng)運動的 針狀結(jié)構(gòu)和運動軌跡上的金屬微粒遭遇時，彼此結(jié)合成大顆粒聚合物。
[0125] 9)，通過旋轉(zhuǎn)塑形模塊3,使油液中的金屬微粒的粒徑增大同時形態(tài)變?yōu)榧?xì)長針狀 結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增加，進(jìn)一步增強(qiáng)了雙線圈式檢測的靈敏度。隨后這兩類 微粒以低速、高濃度、大顆粒和大纖度的狀態(tài)分批進(jìn)入激勵線圈I4，ECU1控制激勵電流保持 激勵線圈14的磁場均勻性，同時由于同一型號的電感對鐵質(zhì)顆粒的檢測能力要大于對銅質(zhì) 顆粒的檢測能力，需要ECU1調(diào)節(jié)激勵電流來補(bǔ)償這一差異，以保持輸出的一致性。
[0126] 10)，激勵線圈14和激勵線圈116由高頻交流電源驅(qū)動，兩線圈反向串聯(lián)，產(chǎn)生的磁 場方向相反，位于兩者中央的感應(yīng)線圈5處磁場相互抵消，當(dāng)油液中通過有金屬大顆粒時， 引起磁場擾動，導(dǎo)致感應(yīng)線圈5產(chǎn)生顯著的感應(yīng)電動勢。利用鐵磁質(zhì)和非鐵磁質(zhì)金屬微粒對 原磁場的相反影響，導(dǎo)致輸出信號相位相反，可區(qū)分油液中磨損顆粒類型，而感應(yīng)電動勢的 強(qiáng)弱可以判斷磨損金屬微粒的數(shù)量，從而實現(xiàn)信號一致性好、可靠性高、檢測信號強(qiáng)且誤差 小的非接觸式微粒檢測。
[0127] 以上的【具體實施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:其采用一種敏感裝置， 該裝置設(shè)置在液壓管路上，包括濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、激勵線 圈II、感應(yīng)線圈以及ECU;其中，所述濾波器、分離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、感應(yīng) 線圈、激勵線圈II依次設(shè)置在液壓管路上;所述激勵線圈I和激勵線圈II反向串聯(lián);所述感 應(yīng)線圈位于激勵線圈I和激勵線圈II之間的中央;所述ECU分別電性連接并控制濾波器、分 離吸附模塊、旋轉(zhuǎn)塑形模塊、激勵線圈I、激勵線圈II和感應(yīng)線圈；所述濾波器包括輸入管、 外殼、輸出管、彈性薄壁、Η型濾波器以及串聯(lián)Η型濾波器;其中，所述輸入管連接于外殼的一 端，其延伸入外殼內(nèi)，其和一液壓油進(jìn)口對接;所述輸出管連接于外殼的另一端，其延伸入 外殼內(nèi)，其和U型微粒分離模塊對接;所述彈性薄壁沿外殼的徑向安裝于外殼內(nèi)；所述輸入 管、輸出管和彈性薄壁共同形成一雙管插入式濾波器;所述彈性薄壁的軸向上均勻開有若 干錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔由錐形彈性阻尼孔管和縫孔組成;所述彈性 薄壁和外殼之間形成串聯(lián)共振容腔I以及并聯(lián)共振容腔;所述串聯(lián)共振容腔I的外側(cè)設(shè)一串 聯(lián)共振容腔II，所述串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II之間通過一錐形插入管連通;該錐形 插入管靠近輸入管側(cè);所述Η型濾波器位于并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔相連 通;所述串聯(lián)Η型濾波器位于串聯(lián)共振容腔I和串聯(lián)共振容腔II內(nèi)，其亦和錐形變結(jié)構(gòu)阻尼 孔相連通;所述Η型濾波器和串聯(lián)Η型濾波器軸向呈對稱設(shè)置，并組成串并聯(lián)Η型濾波器;所 述分離吸附模塊由依次連接的機(jī)械離心模塊、磁化模塊、磁吸附模塊、起電模塊以及電吸附 模塊組成;其包括如下步驟： 1 )，液壓管路中的油液通過濾波器，濾波器衰減液壓系統(tǒng)中的高、中、低頻段的脈動壓 力，以及抑制流量波動； 2)，之后油液進(jìn)入分離吸附模塊的機(jī)械離心模塊，使油液中的磨損顆粒聚合并實現(xiàn)初 步離心，使質(zhì)量較大的聚合大顆粒甩向管壁附近； 3 )，通過磁化模塊使鐵磁性金屬聚合大顆粒被強(qiáng)力磁化； 4) ，磁吸附模塊吸附磁化的金屬聚合大微粒； 5) ，油液通過起電裝置，使油液中的非鐵磁性金屬磨損微粒帶電聚合； 6) ，油液流入電吸附模塊，電吸附模塊吸附非鐵磁性金屬磨損微粒； 7) ，ECU先控制電吸附模塊將電場方向先反向，再取消電場，使非鐵磁性金屬磨損微粒 進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊，之后恢復(fù)電場；同時，ECU控制磁吸附模塊和起電模塊的斷電，鐵磁性顆 粒進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊;隨后，磁吸附模塊和起電模塊恢復(fù)原先工作狀態(tài)； 8) ，帶電的非鐵磁性微粒和磁化的鐵磁性微粒先后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)塑形模塊，使油液中的兩 種金屬微粒的粒徑增大同時形態(tài)變?yōu)榧?xì)長針狀結(jié)構(gòu)，使得金屬微粒的纖度也大大增加； 9) ，通過激勵線圈I和激勵線圈II產(chǎn)生方向相反的磁場，位于兩者中央的感應(yīng)線圈處磁 場相互抵消;兩類微粒分批進(jìn)入感應(yīng)線圈，導(dǎo)致感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而判斷磨損微 粒的類型和數(shù)量。2. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述輸 入管和輸出管的軸線不在同一軸線上;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔開口較寬處位于串聯(lián)共振容 腔I和并聯(lián)共振容腔內(nèi)，其錐度角為10° ;所述錐形變結(jié)構(gòu)阻尼孔錐形彈性阻尼孔管的楊氏 模量比彈性薄壁的楊氏模量要大，能隨流體壓力變化拉伸或壓縮;縫孔的楊氏模量比錐形 彈性阻尼孔管的楊氏模量要大，能隨流體壓力開啟或關(guān)閉；所述錐形插入管開口較寬處位 于串聯(lián)共振容腔π內(nèi)，其錐度角為10°。3. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述機(jī) 械離心模塊采用旋流離心模塊;所述旋流離心模塊包括旋流管壁、第一導(dǎo)流片、第二導(dǎo)流 片、步進(jìn)電機(jī)以及流量傳感器;其中，所述第一導(dǎo)流片設(shè)有3片，該3片第一導(dǎo)流片沿管壁內(nèi) 圓周隔120°均勻分布，其安放角設(shè)為18°;所述第二導(dǎo)流片和第一導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)相同，其設(shè)置 在第一導(dǎo)流片后，并和第一導(dǎo)流片錯開60°連接在管壁內(nèi)，其安放角設(shè)為36°C;所述第一導(dǎo) 流片的長邊與管壁相連，短邊沿管壁的軸線延伸；其前緣挫成鈍形，后緣加工成翼形，其高 度為管壁直徑的0.4倍，長度為管壁直徑的1.8倍;所述步進(jìn)電機(jī)連接并驅(qū)動第一導(dǎo)流片和 第二導(dǎo)流片，以調(diào)節(jié)安放角;所述流量傳感器設(shè)置在管壁內(nèi)的中央。4. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述磁 化模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼以及法蘭;其中，所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管 道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在鋁質(zhì)管道的兩端。5. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述磁 吸附模塊采用同極相鄰型吸附環(huán)，該同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán)形管道、正向螺線管、反 向螺線管以及鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽；所述正向螺線管和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩 者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo) 磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺 線管和反向螺線管軸線的中間點。6. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述磁 吸附模塊采用帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)，該帶電擊錘的同極相鄰型吸附環(huán)包括鋁質(zhì)環(huán) 形管道、正向螺線管、反向螺線管、鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽、隔板、電擊錘以及電磁鐵;所述正向螺線管 和反向螺線管分別布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)，兩者通有方向相反的電流，使得正向螺線管和 反向螺線管相鄰處產(chǎn)生同性磁極;所述鐵質(zhì)導(dǎo)磁帽布置于鋁質(zhì)環(huán)形管道的內(nèi)壁上，其位于 正向螺線管和反向螺線管相鄰處、以及正向螺線管和反向螺線管軸線的中間點；所述隔板 位于正向螺線管和反向螺線管之間；所述電擊錘和電磁鐵位于隔板之間；所述電磁鐵連接 并能推動電擊錘，使電擊錘敲擊鋁質(zhì)環(huán)形管道內(nèi)壁。7. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述起 電模塊包括若干電極以及一電極控制器;所述若干電極安裝于液壓管路上，其分別連接至 電極控制器。8. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述電 吸附模塊包括鋁質(zhì)管道、陽極板、陰極板以及極板控制器;其中，所述陽極板、陰極板分別設(shè) 置在鋁質(zhì)管道上，并呈相對設(shè)置;所述陽極板、陰極板分別電性連接至極板控制器上;所述 極板控制器電性連接至E⑶，并由E⑶控制。9. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述旋 轉(zhuǎn)塑形模塊包括鋁質(zhì)管道、若干繞組、鐵質(zhì)外殼、法蘭以及若干旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊;其 中，所述若干繞組分別繞在鋁質(zhì)管道外;所述鐵質(zhì)外殼包覆于鋁質(zhì)管道上;所述法蘭焊接在 鋁質(zhì)管道的兩端;每一旋轉(zhuǎn)塑形電流輸出模塊連接至一繞組。10. 如權(quán)利要求1所述的采用抑波的雙激勵螺線管式微粒敏感方法，其特征在于:所述 激勵線圈I和激勵線圈II均包含若干繞組，各繞組由正繞組和逆繞組組成，各繞組分別連接
【文檔編號】G01N15/06GK106018217SQ201610313086
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李偉波
【申請人】李偉波