液体油中的铁磁磨粒的检测装置和检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器领域，具体地，涉及一种液体油中的铁磁磨粒的检测装置和检测方法。
【背景技术】
[0002]绝大部分的机械部件是以铁质材料为基础制成。在实际机械运行中，由于摩擦与磨损的发生，运动表面材料通常会以磨损颗粒的形式脱落，并融入润滑油中。机械磨损过程一般分为三个阶段，即磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损。机械正常工作通常发生稳定磨损，其磨损量较小。当材料的磨损速率突然增加，特别是润滑油中大粒径铁磁磨粒出现时，往往预示剧烈磨损的发生。如若不及时修理，将会引起故障的发生。检测润滑油中铁磁磨粒含量可及时得知机械的磨损状况，与其他的诊断方法如振动法、性能参数法等相比，能够更加明确地、早期地预报机械的异常状态，避免事故发生。
[0003]相关技术中，油液监测技术研究集中在光谱分析技术、铁谱分析技术、颗粒计数等方法上，手段单一，且检测方式都属于离线式检测。离线式检测首先需要设备停机，然后对油液采样制成样本，最后通过光谱或铁谱分析技术分析油液中的铁磁磨粒含量。以采用铁谱分析技术进行分析为例，需要对使用中的润滑油进行定期采样，借助磁力将油液中的铁磁磨粒分离出来制成铁谱片，通过显微镜来观测分析油液中的铁磁颗粒分布情况。离线检测方式虽然可以得到较高的检测精度，但过程繁琐，分析周期过长。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种检测过程简便、检测精度高的液体油中的铁磁磨粒的检测装置。
[0006]本发明的另一目的在于提出一种液体油中的铁磁磨粒的检测方法。
[0007]根据本发明实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测装置，所述装置包括用于对待检测油中铁磁磨粒的含量进行检测的检测单元、用于接收并处理所述检测单元输出的检测信号的处理器单元；其中，所述检测单元包括:壳体和石英晶体传感器，所述石英晶体传感器设在所述壳体内以将所述壳体分隔为检测腔和具有敞口的盛油腔，所述石英晶体传感器的第一电极与所述盛油腔连通，所述石英晶体传感器的第二电极与所述检测腔连通；磁体，所述磁体设在所述检测腔内，用于将所述待检测油中的铁磁磨粒吸引到所述第一电极的上表面上，以改变所述石英晶体传感器的的石英晶片的振动；主控板，所述主控板设在所述检测腔内且与所述处理器单元相连，所述主控板用于检测所述石英晶片的振动信号，所述处理器单元根据所述振动信号与所述待检测油中的铁磁磨粒的含量之间的对应关系得到所述待检测油中的铁磁磨粒的含量。
[0008]根据本发明的一个示例，所述磁体为人造永磁铁、天然磁石或电磁铁。
[0009]根据本发明的一个示例，所述主控板为模拟电路主控板或数字电路主控板。
[0010]根据本发明的一个示例，所述主控板通过设在所述壳体上的信号输出端口与所述处理器单元相连。
[0011]根据本发明的一个示例，所述振动信号包括所述石英晶片的振动频率、振幅或振动相位的至少一种。
[0012]根据本发明的一个示例，所述处理器单元为CPU、FPGA、DSP、ARM或ASIC。
[0013]根据本发明的一个示例，所述磁体在所述检测腔内位于所述第一电极的正下方。
[0014]根据本发明实施例的采用上述任一项所述的液体油中的铁磁磨粒的检测装置对液体油中的铁磁磨粒进行检测的方法，所述方法包括以下步骤:步骤1:将预定量的待检测油滴加到所述第一电极的上表面上，以使所述磁体将所述待检测油中的铁磁磨粒吸引到所述第一电极的上表面上；步骤2:所述主控板检测所述石英晶片的振动信号，并将所述振动信号传输给所述处理器单元；步骤3:所述处理器单元根据所述振动信号与所述待检测油中的铁磁磨粒的含量之间的对应关系得到所述待检测油中的铁磁磨粒的含量。
[0015]根据本发明的一个示例，当所述石英晶片的振动信号不足以反映所述待检测油中的铁磁磨粒的含量时，多次重复步骤1，直至通过所述石英晶片的振动信号能够得到所述待检测油中的铁磁磨粒的含量。
[0016]根据本发明的一个示例，所述方法还包括在步骤1前，将所述待检测油进行震荡以使铁磁磨粒均匀悬浮于所述待检测油中的步骤。
[0017]采用上述本发明技术方案的有益效果是:磁体将待检测油中的铁磁磨粒吸引到石英晶体传感器的第一电极的上表面上，磁体在将铁磁磨粒从待检测油中分离的同时，磁体与这些铁磁磨粒互相吸引以改变石英晶体传感器的石英晶片的振动，使石英晶片的振动发生改变(即石英晶片的振动频率、振幅、相位中的至少一个参数发生改变)，根据石英晶片的振动变化与铁磁磨粒含量之间的对应关系最终得到待检测油的铁磁磨粒含量。通过本发明提供的检测装置，可以对更换润滑油或对机械部件的维修/更换的时机提出科学有效的建议，降低了设备故障发生。
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明一个实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测装置的示意图；
[0019]图2是根据本发明另一实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测装置的示意图；
[0020]图3是根据本发明一个实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测方法的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0022]下面参考附图来详细说明根据本发明实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测装置。
[0023]如图1和图2所示，根据本发明实施例的液体油中的铁磁磨粒的检测装置，所述装置包括用于对待检测油中铁磁磨粒300的含量进行检测的检测单元100、用于接收并处理检测单元100输出的检测信号的处理器单元200。液体油可以是润滑油、液压油等。
[0024]其中，检测单元100包括:壳体110，石英晶体传感器120，磁体130，主控板140。
[0025]具体地说，石英晶体传感器120设在壳体110内以将壳体110分隔为检测腔112和具有敞口的盛油腔111。石英晶体传感器110的第一电极1202与盛油腔111连通，石英晶体传感器120的第二电极1203与检测腔112连通。
[0026]这里需要说明的是，石英晶体传感器的基本构造是:从一块石英晶体上沿着与石英晶体主光轴成35° 15’切割(AT-CUT)得到石英晶体振荡片。在石英晶体的两个对应面上分别设置电极，石英晶体夹在两个电极中间形成三明治结构。石英晶体传感器是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级。这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。
[0027]磁体130设在检测腔112内，用于将待检测油中的铁磁磨粒300吸引到第一电极1202的上表面上，以改变石英晶体传感器120的石英晶片1201的振动。有利地，磁体130可以为人造永磁体、天然磁石或电磁铁。进一步地，磁体130在检测腔112内位于第一电极1202的正下方。由此，可以使铁磁磨粒300尽可能富集在第一电极1201的上表面的中心区域，进而使得石英晶体传感器120更加敏感。
[0028]主控板140设在检测腔112内且与处理器单元200相连。主控板140用于检测石英晶片1201的振动信号(包括石英晶片1201的振动频率、振幅或振动相位的至少一种)。处理器单元200根据振动信号与待检测油中的铁磁磨粒300的含量之间的对应关系得到待检测油中的铁磁磨粒300的含量。有利地，主控板140可以为模拟电路主控板或数字电路主控板。进一步地，主控板140通过设在壳体110上的信号输出端口 150与处理器单元200相连。
[0029]在本发明中，一方面，磁体130用于将待检测油中的铁磁磨粒300吸引到第一电极1202的上表面上；另一方面，磁体130与这些铁磁磨粒300互相吸引，以改变石英晶片1201的振动。
[0030]举例来说，在进行检测前，磁体130对于石英晶片1201的振动不具有束缚，石英晶片1201的振动为其初始振动。当将待检测油滴加到第一电极1202上后，磁体130会将待检测油中的铁磁磨粒300吸引到第一电极1202的上表面上。此时，磁体130与这些铁磁磨粒300互相吸引，对石英晶片1201具有束缚，引起石英晶片1201的振动变化。
[0031]铁磁磨粒300的含量与石英晶片1201的振动变化量相关。S卩，铁磁磨粒300的含量少，石英晶片1201的振动变化量小；铁磁磨粒300的含量多，石英晶片1201的振动变化量大。因此，铁磁磨粒300的含量可以体现在石英晶体传感器102的振动变化上。换言之，石英晶片1201的振动频率、振幅、相位等参数的变化量，与铁磁颗粒300的含量相关，通过关联曲线，可以最终得到待检测油的铁磁磨粒含量。
[0032]本领域技术人员可以通过经验或者试验得出铁磁磨粒300的含量与石英晶片1201的振动变化之间的对应关系，绘制出关联曲线。
[0033]综上所述，通过检测石英晶片1201的振动变化，即可获知待检测油的当前铁磁磨粒300的含量。因此根据本发明实施例的检测装置既能定性测得铁磁磨粒300的存