在线铁磁颗粒检测系统的制作方法

本申请涉及传感器检测，尤其涉及一种在线铁磁颗粒检测系统。

背景技术：

1、在工业设备中，需要往机械的轴承中加入润滑油，以此来减少摩擦，延长轴承的使用寿命，比如高铁的电机驱动轴承、风机的轴承、直升机齿轮箱、航空发动机、燃气轮机、机器人液压装置等等。轴承使用长时间后，会有磨损，各种设备磨损程度和速度不同，有些设备短期能产生很大磨损。若不能及时发现，则会造成机械设备故障，造成不必要的损失。油脂、油液监测是通过对油脂、油液中的铁磁磨粒含量及其他指标的检测，来了解机械设备内部的磨损情况及在用油脂和油液状态，是机械设备phm（故障诊断和设备健康管理）系统的主要手段之一。润滑油氧化蜕化后，会加快轴承的磨损，产生铁磁颗粒，为了降低润滑油中的铁磁颗粒浓度，轴承的齿轮箱润滑油箱体侧面一般设有磁塞，用来吸附铁磁颗粒，但是并不能用来检测铁磁颗粒浓度。现有技术中虽然存在铁磁颗粒传感器，但是检测灵敏度很低，只能检测大尺寸（几十微米以上）高浓度的铁磁颗粒，参考图1，设备产生的磨损颗粒总量及其尺寸与设备磨损程度成正比，当出现几十微米高浓度的铁磁颗粒时，设备已经发生严重磨损。尤其对于高端轴承、齿轮箱等设备来说，需要极高的铁磁颗粒磨损检测浓度精度，对于检测铁磁颗粒大小也提出要求能检测0.1微米以上的颗粒，因为小颗粒的检测能力体现在对于可能出现的故障的预警时间更长。而且为了保证传感器检测精度，需要附加其他类型的传感器对温度、粘滞度、密度等参数进行补偿，上述这些因素导致目前的检测设备存在检测精度低、复杂、体积大、成本高等缺陷。

2、此外，现有的一些针对油脂、油液监测的在线式检测产品，比如国外的parker（kittiwake）、metalscan的产品，主要采用测量铁磁颗粒引起的电感线圈电感值变化的技术路线，只能检测自己定义的pq值（即pq指数，是一个没有单位的定量的数字，与样品中铁屑的含量及颗粒的大小呈良好的线性关系），提供这些产品的供应商通过反复将自定的pq值和ppm标准油样对标，让客户接受pq值和ppm有一定的、间接的实验对应关系。但是，同一浓度油样中铁磁颗粒大小的百分比分布是随机的，即使同一油样中各种大小的颗粒在线圈内部的位置分布也是随机变量，这些都是影响磁通量、电感值的因素，所以这类进口传感器检测到的pq值和国标要求的颗粒浓度ppm没有任何确定的物理关联，因此，这些进口传感器并没有能力测量ppm。而中国国标、美国材料和测试协会astm、美国国家标准局nist、美国汽车工程师协会sae以及军标mil-std均要求测量ppm，导致这类检测产品无法满足国标要求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种在线铁磁颗粒检测系统，包括：检测模块和数据处理模块，所述检测模块包括壳体、传感器组件和第一磁体；

2、所述壳体被磁化，用于代替磁塞伸入待检测油路中；

3、所述传感器组件设置在所述壳体伸入待检测油路的一侧端面上，所述传感器组件包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器具有相同的物理结构，所述端面被所述第一传感器和所述第二传感器划分为对称的第一区域和第二区域；

4、所述第一磁体设置在所述壳体内部且位于所述第一传感器背面，所述第一磁体靠近所述第一区域的磁极与所述壳体在所述端面处的磁极相同，所述第一磁体在所述端面处产生的磁场强度大于所述壳体在所述端面处产生的磁场强度，使得待检测油路中的铁磁颗粒在所述第一磁体和所述壳体产生的磁场作用下聚集到所述第一区域；

5、所述第一传感器用于实时输出表征所述第一区域吸附的铁磁颗粒数量的第一测量值，所述第二传感器用于实时输出表征所述第二区域吸附的铁磁颗粒数量的第二测量值；

6、所述数据处理模块和所述传感器组件之间信号连接，所述数据处理模块用于通过对比所述第一测量值和所述第二测量值确定所述待检测油路中油液里的铁磁颗粒浓度。

7、可选地，所述检测模块还包括第二磁体，所述第二磁体设置在所述壳体内部，用于磁化所述壳体。

8、可选地，所述第一磁体为强磁铁。

9、可选地，所述检测模块内部的电路使用抗高温基底材料。

10、可选地，所述数据处理模块还用于根据一段时间内检测到的铁磁颗粒浓度确定所述待检测油路内的铁磁颗粒浓度变化的预测曲线。

11、可选地，所述数据处理模块还用于根据所述预测曲线进行故障预警。

12、可选地，所述第一传感器和所述第二传感器为电容传感器、电阻传感器或电感传感器。

13、可选地，所述壳体的侧壁采用圆柱体或多边形柱状结构。

14、可选地，所述端面的直径小于40毫米。

15、本申请实施例提供的在线铁磁颗粒检测系统，利用在壳体内部不同位置的磁铁的两极相互排斥，使得所吸附的铁磁颗粒在预定的传感器表面区域聚集，从而通过比较颗粒聚集区域的传感器数据和非聚集区域的传感器数据，得出精准的铁磁颗粒浓度变化，不再需要进行温度、粘滞度、密度等参数的补偿，也就不需要额外设置测量上述参数的传感器，在不增加设备复杂度、设备体积和成本的前提下，提高了系统的测量精准度和灵敏度，并简化了系统维护、清洁的过程和难度。

技术特征：

1.一种在线铁磁颗粒检测系统，其特征在于，包括：检测模块和数据处理模块，所述检测模块包括壳体、传感器组件和第一磁体；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测模块还包括第二磁体，所述第二磁体设置在所述壳体内部，用于磁化所述壳体。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一磁体为强磁铁。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测模块内部的电路使用抗高温基底材料。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块还用于根据一段时间内检测到的铁磁颗粒浓度确定所述待检测油路内的铁磁颗粒浓度变化的预测曲线。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块还用于根据所述预测曲线进行故障预警。

7.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器为电容传感器、电阻传感器或电感传感器。

8.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述壳体的侧壁采用圆柱体或多边形柱状结构。

9.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述端面的直径小于40毫米。

技术总结
本申请涉及传感器检测技术领域，公开了一种在线铁磁颗粒检测系统，包括：检测模块和数据处理模块，检测模块包括被磁化的壳体、传感器组件和第一磁体；传感器组件设置在壳体伸入待检测油路的一侧端面上，传感器组件包括用于检测铁磁颗粒的具有相同物理结构的第一传感器和第二传感器，端面被第一传感器和第二传感器划分为对称的第一区域和第二区域；第一磁体位于第一传感器背面，第一磁体靠近第一区域的磁极与壳体在端面的磁极相同，第一磁体在端面处产生的磁场强度大于壳体在端面处产生的磁场强度；数据处理模块用于通过对比第一传感器和第二传感器的测量值确定待检测油路中油液里的铁磁颗粒浓度。

技术研发人员：朱艳姝,王玉洁,詹姆斯·刘
受保护的技术使用者：北京致感科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12