液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置和檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感器領域，具體地，涉及一種液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置和檢測方法。
【背景技術】
[0002]絕大部分的機械部件是以鐵質材料為基礎制成。在實際機械運行中，由于摩擦與磨損的發生，運動表面材料通常會以磨損顆粒的形式脫落，并融入潤滑油中。機械磨損過程一般分為三個階段，即磨合磨損、穩定磨損和劇烈磨損。機械正常工作通常發生穩定磨損，其磨損量較小。當材料的磨損速率突然增加，特別是潤滑油中大粒徑鐵磁磨粒出現時，往往預示劇烈磨損的發生。如若不及時修理，將會引起故障的發生。檢測潤滑油中鐵磁磨粒含量可及時得知機械的磨損狀況，與其他的診斷方法如振動法、性能參數法等相比，能夠更加明確地、早期地預報機械的異常狀態，避免事故發生。
[0003]相關技術中，油液監測技術研究集中在光譜分析技術、鐵譜分析技術、顆粒計數等方法上，手段單一，且檢測方式都屬于離線式檢測。離線式檢測首先需要設備停機，然后對油液采樣制成樣本，最后通過光譜或鐵譜分析技術分析油液中的鐵磁磨粒含量。以采用鐵譜分析技術進行分析為例，需要對使用中的潤滑油進行定期采樣，借助磁力將油液中的鐵磁磨粒分離出來制成鐵譜片，通過顯微鏡來觀測分析油液中的鐵磁顆粒分布情況。離線檢測方式雖然可以得到較高的檢測精度，但過程繁瑣，分析周期過長。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
[0005]為此，本發明的一個目的在于提出一種檢測過程簡便、檢測精度高的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置。
[0006]本發明的另一目的在于提出一種液體油中的鐵磁磨粒的檢測方法。
[0007]根據本發明實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置，所述裝置包括用于對待檢測油中鐵磁磨粒的含量進行檢測的檢測單元、用于接收并處理所述檢測單元輸出的檢測信號的處理器單元；其中，所述檢測單元包括:殼體和石英晶體傳感器，所述石英晶體傳感器設在所述殼體內以將所述殼體分隔為檢測腔和具有敞口的盛油腔，所述石英晶體傳感器的第一電極與所述盛油腔連通，所述石英晶體傳感器的第二電極與所述檢測腔連通；磁體，所述磁體設在所述檢測腔內，用于將所述待檢測油中的鐵磁磨粒吸引到所述第一電極的上表面上，以改變所述石英晶體傳感器的的石英晶片的振動；主控板，所述主控板設在所述檢測腔內且與所述處理器單元相連，所述主控板用于檢測所述石英晶片的振動信號，所述處理器單元根據所述振動信號與所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量之間的對應關系得到所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量。
[0008]根據本發明的一個示例，所述磁體為人造永磁鐵、天然磁石或電磁鐵。
[0009]根據本發明的一個示例，所述主控板為模擬電路主控板或數字電路主控板。
[0010]根據本發明的一個示例，所述主控板通過設在所述殼體上的信號輸出端口與所述處理器單元相連。
[0011]根據本發明的一個示例，所述振動信號包括所述石英晶片的振動頻率、振幅或振動相位的至少一種。
[0012]根據本發明的一個示例，所述處理器單元為CPU、FPGA、DSP、ARM或ASIC。
[0013]根據本發明的一個示例，所述磁體在所述檢測腔內位于所述第一電極的正下方。
[0014]根據本發明實施例的采用上述任一項所述的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置對液體油中的鐵磁磨粒進行檢測的方法，所述方法包括以下步驟:步驟1:將預定量的待檢測油滴加到所述第一電極的上表面上，以使所述磁體將所述待檢測油中的鐵磁磨粒吸引到所述第一電極的上表面上；步驟2:所述主控板檢測所述石英晶片的振動信號，并將所述振動信號傳輸給所述處理器單元；步驟3:所述處理器單元根據所述振動信號與所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量之間的對應關系得到所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量。
[0015]根據本發明的一個示例，當所述石英晶片的振動信號不足以反映所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量時，多次重復步驟1，直至通過所述石英晶片的振動信號能夠得到所述待檢測油中的鐵磁磨粒的含量。
[0016]根據本發明的一個示例，所述方法還包括在步驟1前，將所述待檢測油進行震蕩以使鐵磁磨粒均勻懸浮于所述待檢測油中的步驟。
[0017]采用上述本發明技術方案的有益效果是:磁體將待檢測油中的鐵磁磨粒吸引到石英晶體傳感器的第一電極的上表面上，磁體在將鐵磁磨粒從待檢測油中分離的同時，磁體與這些鐵磁磨粒互相吸引以改變石英晶體傳感器的石英晶片的振動，使石英晶片的振動發生改變(即石英晶片的振動頻率、振幅、相位中的至少一個參數發生改變)，根據石英晶片的振動變化與鐵磁磨粒含量之間的對應關系最終得到待檢測油的鐵磁磨粒含量。通過本發明提供的檢測裝置，可以對更換潤滑油或對機械部件的維修/更換的時機提出科學有效的建議，降低了設備故障發生。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據本發明一個實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置的示意圖；
[0019]圖2是根據本發明另一實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置的示意圖；
[0020]圖3是根據本發明一個實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0022]下面參考附圖來詳細說明根據本發明實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置。
[0023]如圖1和圖2所示，根據本發明實施例的液體油中的鐵磁磨粒的檢測裝置，所述裝置包括用于對待檢測油中鐵磁磨粒300的含量進行檢測的檢測單元100、用于接收并處理檢測單元100輸出的檢測信號的處理器單元200。液體油可以是潤滑油、液壓油等。
[0024]其中，檢測單元100包括:殼體110，石英晶體傳感器120，磁體130，主控板140。
[0025]具體地說，石英晶體傳感器120設在殼體110內以將殼體110分隔為檢測腔112和具有敞口的盛油腔111。石英晶體傳感器110的第一電極1202與盛油腔111連通，石英晶體傳感器120的第二電極1203與檢測腔112連通。
[0026]這里需要說明的是，石英晶體傳感器的基本構造是:從一塊石英晶體上沿著與石英晶體主光軸成35° 15’切割(AT-CUT)得到石英晶體振蕩片。在石英晶體的兩個對應面上分別設置電極，石英晶體夾在兩個電極中間形成三明治結構。石英晶體傳感器是一種非常靈敏的質量檢測儀器，其測量精度可達納克級。這對于本領域技術人員來說，是可以理解的。
[0027]磁體130設在檢測腔112內，用于將待檢測油中的鐵磁磨粒300吸引到第一電極1202的上表面上，以改變石英晶體傳感器120的石英晶片1201的振動。有利地，磁體130可以為人造永磁體、天然磁石或電磁鐵。進一步地，磁體130在檢測腔112內位于第一電極1202的正下方。由此，可以使鐵磁磨粒300盡可能富集在第一電極1201的上表面的中心區域，進而使得石英晶體傳感器120更加敏感。
[0028]主控板140設在檢測腔112內且與處理器單元200相連。主控板140用于檢測石英晶片1201的振動信號(包括石英晶片1201的振動頻率、振幅或振動相位的至少一種)。處理器單元200根據振動信號與待檢測油中的鐵磁磨粒300的含量之間的對應關系得到待檢測油中的鐵磁磨粒300的含量。有利地，主控板140可以為模擬電路主控板或數字電路主控板。進一步地，主控板140通過設在殼體110上的信號輸出端口 150與處理器單元200相連。
[0029]在本發明中，一方面，磁體130用于將待檢測油中的鐵磁磨粒300吸引到第一電極1202的上表面上；另一方面，磁體130與這些鐵磁磨粒300互相吸引，以改變石英晶片1201的振動。
[0030]舉例來說，在進行檢測前，磁體130對于石英晶片1201的振動不具有束縛，石英晶片1201的振動為其初始振動。當將待檢測油滴加到第一電極1202上后，磁體130會將待檢測油中的鐵磁磨粒300吸引到第一電極1202的上表面上。此時，磁體130與這些鐵磁磨粒300互相吸引，對石英晶片1201具有束縛，引起石英晶片1201的振動變化。
[0031]鐵磁磨粒300的含量與石英晶片1201的振動變化量相關。S卩，鐵磁磨粒300的含量少，石英晶片1201的振動變化量小；鐵磁磨粒300的含量多，石英晶片1201的振動變化量大。因此，鐵磁磨粒300的含量可以體現在石英晶體傳感器102的振動變化上。換言之，石英晶片1201的振動頻率、振幅、相位等參數的變化量，與鐵磁顆粒300的含量相關，通過關聯曲線，可以最終得到待檢測油的鐵磁磨粒含量。
[0032]本領域技術人員可以通過經驗或者試驗得出鐵磁磨粒300的含量與石英晶片1201的振動變化之間的對應關系，繪制出關聯曲線。
[0033]綜上所述，通過檢測石英晶片1201的振動變化，即可獲知待檢測油的當前鐵磁磨粒300的含量。因此根據本發明實施例的檢測裝置既能定性測得鐵磁磨粒300的存