一种吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置及标定方法与流程

本发明属于测量领域，尤其涉及一种传感器的标定装置及标定方法。

背景技术：

1、机械设备在运行过程中，必然会由于部件表面间的摩擦而逐渐发生磨损。如果过量磨损的机件得不到及时更换或维修，就有可能导致设备恶性事件的发生。据统计，在一般机械零件的失效形式中，磨损失效几乎占了60-80％。润滑油是机械设备的“血液”，在润滑油中蕴藏着非常丰富的来自机器的运动副表面的摩擦学状态的信息，特别是磨损所产生的金属磨屑颗粒通常会悬浮在机械设备的润滑油中。对润滑油中的金属磨屑颗粒进行在线监测，可以及时得到润滑油的状态，并能有效分析和评价机械设备的磨损状态，为润滑油更换、设备状态判断及润滑油和设备寿命预测提供依据。吸附式油液磨损颗粒传感器可用于监测润滑油中金属磨屑颗粒含量。

2、目前，对于吸附式油液磨损颗粒传感器的标定，行业内还没有形成统一、有效可靠的技术方法或标准，大多采用配制含金属磨屑颗粒的标准油液样本的方法。首先，利用铁谱分析仪、扫描电镜、光谱分析仪等离线设备对标准油液样本进行金属磨屑颗粒含量分析，然后再用吸附式油液磨损颗粒传感器对同一标准油液样本进行金属磨屑颗粒含量分析，最后完成对吸附式油液磨损颗粒传感器的标定。这种标定方法需要配置大量的标准油液样本，由于油液样本不易长期保存，需要不断重复配置油样，导致了标定成本高、周期长、可复现性差及步骤繁琐等问题，标定效果不佳。

3、因此，研究一种新的标定装置及方法实现对吸附式油液磨损颗粒传感器的标定以解决上述问题是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种操作简单、标定周期短、可复现性好、标定精度高的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置及标定方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

2、一种吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置，包括：

3、吸附式油液磨损颗粒传感器；

4、供料组件：用于向所述吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面提供金属磨屑颗粒；

5、驱动组件：用于带动所述吸附式油液磨损颗粒传感器转动。

6、上述标定装置中，优选的，所述驱动组件与所述吸附式油液磨损颗粒传感器之间设有一转轴，所述转轴外设有一滑环，所述转轴的一端与所述驱动组件的输出轴相连，所述转轴的另一端与所述吸附式油液磨损颗粒传感器相连，所述吸附式油液磨损颗粒传感器的信号输出电缆与所述滑环的转子端相连。在利用该标定装置进行标定时，所述滑环的定子端通过一信号传输电缆与一控制组件(用于拟合)相连。通过转轴可以将驱动组件的驱动力传递至吸附式油液磨损颗粒传感器并带动其转动。通过滑环可以将吸附式油液磨损颗粒传感器的谐振频率信号传递至控制组件。

7、上述标定装置中，优选的，所述供料组件包括漏斗、托盘和用于称量放入所述漏斗中金属磨屑颗粒质量的称量单元，所述漏斗的出口位于所述吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面上方，所述托盘位于所述吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面下方。首先通过称量单元确定金属磨屑颗粒的质量，再通过漏斗将其缓慢流向吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面，未被吸附的落入下方托盘上，重新倒入漏斗即可，确保金属磨屑颗粒全部被吸附。本发明采用漏斗放料，漏斗出料的重复性较好，可以使多次标定过程的结果一致性好。上述称量单元可采用电子分析天平。

8、上述标定装置中，优选的，所述驱动组件包括驱动电机和电机调速控制器，所述驱动电机的输出轴与所述吸附式油液磨损颗粒传感器相连。通过电机调速控制器可以控制驱动电机的转速，以模拟不同流动环境的油液，以提高标定过程的应用范围。

9、上述标定装置中，优选的，还包括用于接收所述吸附式油液磨损颗粒传感器传出的谐振频率信号并计算该谐振频率信号(可通过滑环传递信号)与所述吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面吸附的金属磨屑颗粒质量的对应关系的控制组件。

10、上述标定装置中，更优选的，所述控制组件为一计算机。通过计算机可以分析金属磨屑颗粒质量和吸附式油液磨损颗粒传感器输出的谐振频率之间的对应关系，以达到标定工件。本发明采用的计算机不限，其内置常规拟合软件即可。可选的，可通过该计算机实现对标定工作的控制，比如实现对驱动电机转速的控制等，该控制过程也均可是常规控制过程。

11、上述标定装置中，优选的，所述标定装置还包括固定架，所述吸附式油液磨损颗粒传感器和驱动组件设于所述固定架上，所述固定架上设有一滑槽，所述供料组件可滑动的设于所述滑槽中。不同的吸附式油液磨损颗粒传感器对应的检测单元的轴向长度不一样，通过配置滑槽，可以使漏斗和支撑柱滑动以实现对不同规格的吸附式油液磨损颗粒传感器的适应性。

12、上述标定装置中，优选的，所述固定架上还设有一用于顶住所述吸附式油液磨损颗粒传感器远离所述驱动组件的一端的支撑柱，所述支撑柱与所述吸附式油液磨损颗粒传感器相接处设有滚轮，所述支撑柱可滑动的设于所述滑槽中。本发明通过设置支撑柱，支撑柱底部配置有钢珠滚轮，钢珠滚轮顶住吸附式油液磨损颗粒传感器检测单元圆柱面的端部，对吸附式油液磨损颗粒传感器起着支撑作用，避免标定过程中吸附式油液磨损颗粒传感器转动时产生摆动。

13、上述标定装置中，优选的，所述吸附式油液磨损颗粒传感器包括磁体(如永磁铁或电磁铁等)、电感线圈、检测电路、用于接收所述电感线圈的谐振频率并向外输出谐振频率的信号处理电路板和用于保护、支撑和密封磁体、电感线圈、检测电路、信号处理电路板的封装组件。

14、本发明中，电感线圈与检测电路中的固定电容值的电容组成lc谐振电路，磁体和lc谐振电路组成吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元。吸附式油液磨损颗粒传感器的工作原理为：当有金属磨屑颗粒被检测单元所吸附时，会改变电感线圈的电感，从而引起lc谐振频率变化，通过测量lc谐振频率的变化量来度量传感器检测单元所吸附的金属磨屑颗粒的质量。其中，lc谐振电路的谐振频率f与电感l和电容c的关系为：

15、

16、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置的标定方法，包括以下步骤：

17、s1：根据待标定吸附式油液磨损颗粒传感器对金属磨屑颗粒测量量程(测量量程是指吸附式油液磨损颗粒传感器所能吸附金属磨屑颗粒质量的最大值)，分别取1/n倍量程、2/n倍量程、3/n倍量程、...、1倍量程作为标定点；

18、s2：通过所述驱动组件带动待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器转动；通过给电机通电，由电机带动待标定吸附式油液磨损颗粒传感器转动，根据需要可通过电机调速控制器调整待标定吸附式油液磨损颗粒传感器转动的速度；

19、s3：将1/n倍量程这一标定点所需要的质量为m(电子分析天平称取)的金属磨屑颗粒通过所述供料组件流出，使金属磨屑颗粒被全部吸附在待标定吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元表面；具体的，该步骤中，称取的金属磨屑颗粒通过漏斗流出，使其被吸附在待标定吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元外表面，如有部分金属磨屑颗粒未能被吸附而掉落在托盘上，则需将托盘里的部分金属磨屑颗粒再次通过漏斗流出，直至托盘和漏斗上均无金属磨屑颗粒存在；

20、s4：读取当前标定点待标定吸附式油液磨损颗粒传感器输出的谐振频率f；

21、s5：重复步骤s3、步骤s4的操作多次，并分别取m和f的均值作为当前标定点的标定数据；

22、s6：重复步骤s3-步骤s5，直至完成所有的标定点；

23、s7：对所有标定点的金属磨屑颗粒质量和吸附式油液磨损颗粒传感器的输出谐振频率进行数据拟合，即得到待标定吸附式油液磨损颗粒传感器输出的谐振频率值与所吸附金属磨屑颗粒质量之间的关系式，即得到标定曲线。

24、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法为一种在大气环境中通过电子分析天平称量金属磨屑颗粒质量的标定方法代替直接监测标准油液样本中金属磨屑颗粒含量的标定方法，实现对吸附式油液磨损颗粒传感器的标定。可用于磁塞式、磁棒式、磁吸附式等基于永磁体或电磁铁作为检测单元的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定。具体原理如下：

25、驱动电机带动待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器按一定的速度转动，根据所模拟油液的流速，可以通过电机调速控制器调整待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器的转速，标定所用的金属磨屑颗粒可以通过漏斗自动抛撒在待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器的检测单元外表面，待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器能够输出反映当前所吸附金属磨屑颗粒质量的谐振频率值，电子分析天平能够输出待标定的吸附式油液磨损颗粒传感器所吸附金属磨屑颗粒的质量，对所有标定点的金属磨屑颗粒质量和吸附式油液磨损颗粒传感器的输出谐振频率进行数据拟合，即得到待标定吸附式油液磨损颗粒传感器输出的谐振频率值与所吸附金属磨屑颗粒质量之间的关系式，即得到标定曲线，进而完成对吸附式油液磨损颗粒传感器的标定。

26、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法采用电子分析天平称量传感器所吸附金属磨屑颗粒的质量对吸附式油液磨损颗粒传感器进行标定，得到吸附式油液磨损颗粒传感器输出的谐振频率值与传感器所吸附金属磨屑颗粒质量的对应关系，从而很好地完成了对吸附式油液磨损颗粒传感器的标定，并解决了现有标定方法中存在的油样配制和保存困难、步骤繁琐、检定周期长、标定精度容易受到油样一致性差的影响等问题。具有不受到油液种类影响，操作简单，复现性好等优点。根据所述标定方法得到的标定结果对吸附式油液磨损颗粒传感器性能评价、后续完善开发及实际应用具有重要意义。

27、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法能够还原所应用的场景，即油液的流速等工况，在标定过程中转动是必要的，通过控制转动可以在多次标定中消除人为因素带来的影响，多次重复试验的重复性好，标定精度高。转速可通过电机调速控制器来控制。标定过程也需要根据不同吸附式油液磨损颗粒传感器应用场景的油液速度来控制驱动电机的转速以模拟真实油液环境的情况，可根据油液中金属磨屑颗粒与吸附式油液磨损颗粒传感器检测单元外表面的相对速度来确定，由吸附式油液磨损颗粒传感器检测单元的外圆直径折算出吸附式油液磨损颗粒传感器所对应的转速，进而控制在吸附式油液磨损颗粒传感器标定中的转动速度。

28、与现有技术相比，本发明的优点在于：

29、1、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法，在大气环境中通过称量金属磨屑颗粒质量的标定方法代替直接监测标准油液样本中金属磨屑颗粒含量的标定方法，解决现有标定方法中存在的油样配制和保存困难、步骤繁琐、检定周期长、成本高、可复现性差等问题。

30、2、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法，利用驱动组件带动待标定吸附式油液磨损颗粒传感器转动，在吸附式油液磨损颗粒传感器转动吸附金属磨屑颗粒的过程中，吸附式油液磨损颗粒传感器检测元件表面的圆周运动模拟了工业现场金属磨屑颗粒在油液中的线运动，实现了一种动态标定，可以提高标定精度。

31、3、本发明的吸附式油液磨损颗粒传感器的标定装置和标定方法中的吸附式油液磨损颗粒传感器包括磁塞式、磁棒式、磁吸附式等基于永磁体或电磁铁作为检测单元的吸附式油液磨损颗粒传感器中的任意一种，满足对多种类型吸附式油液磨损颗粒传感器的标定，扩大本发明的标定方法和标定装置的使用范围。