专利名称：一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无损检测装置，特别是涉及一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置。
背景技术：
发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，是一种产生动力的机械装置，发动机广泛使用在各类交通运输工具上，比如飞机、轮船、火车、汽车等等。发动机属于交通运输工具中的“心脏”部件，发动机的工作状况将直接影响到交通运输工具的行驶和安全，如果发动机的组成部件在使用过程中产生了较大的磨损，就会影响到发动机的正常工作，因此，对发动机的磨损状态进行监测和故障诊断，才能保障发动机的正常工作。现有技术中，对发动机的磨损状态进行检测通常是采用油液检测法，油液检测法是在不解体发动机的情况下对发动机磨损状况进行监测的一种方法，它通过抽取发动机中的润滑油对发动机磨损状态进行分析判断，现有技术的油液检测法主要有油液光谱分析方法和油液铁谱分析方法。上述的两种方法中，无论是那一种，都需要从发动机中抽取润滑油，然后再到实验室内中对抽取的润滑油中的金属磨粒进行分析，属于对发动机油液的离线检测，这种离线检测方式的检测周期过长，不能及时发现发动机存在的安全隐患。在线电磁油液监测装置检测速度快，易于实现动态监测，目前国外已有少量的在线电磁检测装置和方法，但装置方法较为单一，所设计的电磁检测传感器多为单一的检测线圈，由于发动机通常工作环境较为恶劣，因此，存在正常的磨损，即产生相对均匀的微小磨粒群，而绝对电磁检测线圈可检测连续通过的微小金属磨粒群的浓度变化，这点在现有方法装置中没有体现；差动电磁检测线圈对较大金属磨粒(例如大于100 μ m)的检测灵敏度较绝对式高，同时抗干扰能力较强，因为电磁检测线圈对电磁场的感应非常灵敏，振动和外部电磁噪声会产生干扰信号发送至电磁检测仪，差动电磁检测线圈组的优点在于，经过的实测金属磨粒产生的二次反射磁场信号与干扰信号区别很大，差动电磁检测线圈组接收并传输至电磁检测仪的实测金属磨粒产生的二次反射磁场信号，在电磁检测仪阻抗平面显示模式中为一个类似8字型的检测信号图形，即两个强度相同、相位相反的信号拼接的图形，而干扰信号不会出现上述对称的8字型信号图形，电磁检测仪可以通过设置报警闸门的方式识别区分，但当部分金属磨粒偏离发动机回油管中轴线流动时，由于涡流效应的影响，检测信号会偏大，导致误判，影响发动机的正常工作，由于上述等诸多原因，在线电磁油液监测装置至今无法真正得到推广应用。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，设计一种可以提高发动机油液内金属磨粒在线动态监测精度的集成绝对电磁检测技术、差动电磁检测技术和阵列电磁检测技术的监测装置，采用绝对电磁检测、差动电磁检测和阵列电磁检测的集成组合检测方式对发动机油液内的金属磨粒进行在线动态监测，用“记忆”特征信号的方式，建立相应数据库，实时比对回油管内通过的各种形态不同、厚薄不均、材质各异的金属磨粒，通过对各种金属磨粒的分选和分析，及时判断出发动机的磨损情况，以确定是否产生报警信号，从而能够及时地消除由于发动机的磨损而存在的安全隐患，保证了发动机的正常工作。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于装置包括圆管型电磁集成传感器、传感器线缆、电磁检测仪；所述圆管型电磁集成传感器由外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、传感器输出多芯插座、非金属圆管、金属屏蔽管、二个金属转接环组成；所述的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组分别固定缠绕在非金属圆管外表面与金属屏蔽管之间；所述非金属圆管内径与发动机回油管内径相同，非金属圆管的长度大于外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、传感器输出多芯插座的宽度的总和；金属屏蔽管长度与非金属圆管长度相同，传感器输出多芯插座固定在非金属圆管外表面，并穿透金属屏蔽管管壁；传感器输出多芯插座的芯数规格根据外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组的输出端数量确定。所述的二个金属转接环固定在金属屏蔽管两端，金属转接环的内径与发动机回油管的外径相同，金属转接环内表面有螺纹；所述的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、非金属圆管、金属屏蔽管、二个金属转接环同轴。所述的外套式绝对电磁检测线圈由一个外缠绕电磁检测线圈组成，其绝对输出端连接至传感器输出多芯插座，外套式绝对电磁检测线圈的材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定，外套式绝对电磁检测线圈的轴向覆盖宽度大于外套式差动电磁检测线圈组的轴向覆盖宽度。所述的外套式差动电磁检测线圈组由二个外缠绕电磁检测线圈反相连接组成，其差动输出端连接至传感器输出多芯插座，二个外缠绕电磁检测线圈的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。所述的环形柔性阵列电磁探头组由多个阵元线圈均匀排列固定在柔性电路板上组成，环形柔性阵列电磁探头组周向均匀包裹固定在非金属圆管外表面上，每个阵元线圈的输出端连接至柔性电路板上，柔性电路板的输出端连接至传感器输出多芯插座；每个阵元线圈的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线或其它导线，阵元线圈的尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率和灵敏度要求确定；阵元线圈的数量根据非金属圆管的直径和检测精度要求确定。本实用新型装置的监测方法包括首次标定和实测两个过程。在首次使用装置时，需要进行标定，标定过程包括如下步骤a.将圆管型电磁集成传感器的两端与标定用的发动机回油管连接固定，用传感器线缆连接圆管型电磁集成传感器与电磁检测仪，开启电磁检测仪，电磁检测仪向圆管型电磁集成传感器中的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组施加预置频率的脉冲激励信号，使圆管型电磁集成传感器中的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组分别产生相应的瞬态交变电磁�。籦.让含有已知材质和质量的标定金属磨粒群的标准发动机油液以恒定的速度通过所述标定用的圆管型电磁集成传感器，所述的已知材质和质量的标定金属磨粒群内含有材质相同、质量均匀相近的已微小标定金属磨粒群和若干个间隔一定距离且质量较大的已标定大金属磨粒，通常标定金属磨粒群将沿着圆管型电磁集成传感器的中轴线流动；已知质量标定金属磨粒群将依次流过外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组；c.首先，已知材质和质量的标定金属磨粒群流经外套式绝对电磁检测线圈时，受到外套式绝对电磁检测线圈产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相应的二次反射磁�。Σ诽资骄缘绱偶觳庀呷κ叭「枚畏瓷浯懦〉木孕藕牛⒔镁孕藕糯椭恋绱偶觳庖牵坏绱偶觳庖墙鼍孕藕糯沓捎敫帽甓ń鹗裟チＨ旱囊阎闹屎鸵阎柿科骄党啥杂叵档募觳馐荩⑾允鞠嘤Φ木孕藕磐夹位蚴担觳馐莅ㄐ藕徘慷仁莺托藕畔辔皇荩藕徘慷仁荻杂σ阎柿科骄担藕畔辔皇荻杂σ阎闹�。一般情况下，油液中微小金属磨粒群在流动时相对均匀，外套式绝对电磁检测线圈可检测之；而大金属磨粒的个数相对较少，故由叠加原理可知，外套式差动电磁检测线圈组可予区分开。因此，外套式绝对电磁检测线圈专为检测微小金属磨粒群的平均值，外套式差动电磁检测线圈组专为检测大金属磨粒，环形柔性阵列电磁探头组用来修正差动线圈的检测数据；d.随后，已知材质和质量的标定金属磨粒群在流经外套式差动电磁检测线圈组时，受到外套式差动电磁检测线圈组产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相应的二次反射磁�。捎谕馓资讲疃绱偶觳庀呷ψ槭怯啥鐾馓资降绱偶觳庀呷Ψ聪嗔幼槌桑牧礁鏊蔡槐涞绱懦∏慷认嗤�、相位相反，所以已知材质和质量的标定金属磨粒群受到激励而产生的两个二次反射磁场强度相同、相位相反；当已知材质和质量的标定金属磨粒群中的所述标定微小金属磨粒群以恒定的速度均匀流经外套式差动电磁检测线圈组时，产生的二次反射磁场强度均匀无变化；当已知材质和质量的标定金属磨粒群中的所述已标定大金属磨粒流过外套式差动电磁检测线圈组时，二次反射磁场强度突然增大，外套式差动电磁检测线圈组拾取该突然增大的二次反射磁场的差动比较检测信号，并将该差动比较检测信号传送至电磁检测仪；电磁检测仪将该差动比较检测信号处理成与该标定金属磨粒群中的所述已标定大金属磨粒的已知材质和已知质量的数值成对应关系的检测数据并显示相应的差动比较检测信号图形，检测数据包括信号强度数据和信号相位数据，信号强度数据对应已知质量,信号相位数据对应已知材质；e.接下来，已知质量标定金属磨粒群在流经环形柔性阵列电磁探头组时，已知质量标定金属磨粒群受到环形柔性阵列电磁探头组中每个阵元线圈产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相对应的二次反射磁�。沸稳嵝哉罅械绱盘酵纷橹忻扛稣笤呷Ω髯允叭∠喽杂Φ亩畏瓷浯懦。⒔玫亩畏瓷浯懦⌒藕糯渲恋绱偶觳庖牵绱偶觳庖墙龆畏瓷浯懦⌒藕糯沓捎敫帽甓ń鹗裟チＨ旱囊阎柿康氖党啥杂叵档募觳馐荩坏北甓ń鹗裟チＨ阂院愣ǖ乃俣妊刈旁补苄偷绱偶纱衅髦兄嵯吡鞫保甓ń鹗裟チＨ河牖沸稳嵝哉罅械绱盘酵纷橹忻扛稣笤呷涞木嗬胂嗟龋拿扛龆畏瓷浯懦⌒藕徘慷认嗤绱偶觳庖遣患锹颊庑┒畏瓷浯懦⌒藕偶觳馐荩坏北甓ń鹗裟チＨ褐械乃鲆驯甓ù蠼鹗裟チＦ朐补苄偷绱偶纱衅鞯闹兄嵯吡鞫保鲆驯甓ù蠼鹗裟チＳ牖沸稳嵝哉罅械绱盘酵纷橹忻扛稣笤呷涞木嗬氩幌嗟龋拿扛龆畏瓷浯懦⌒藕徘慷炔幌嗤嗬胨鲆驯甓ù蠼鹗裟チＷ罱恼笤呷邮盏亩畏瓷浯懦⌒藕徘慷茸畲螅绱偶觳庖欠治黾锹颊庑┒畏瓷浯懦⌒藕徘慷鹊牟钪担钪底晃鲆驯甓ù蠼鹗裟チＶ柿康男拚担拚婊凰鲆驯甓ù蠼鹗裟チＦ胫兄嵯吡骶馓资讲疃绱偶觳庀呷ψ槭辈钠蟮男藕徘慷仁�。因为二次反射磁场信号强度与金属磨粒的大小以及电磁检测线圈和金属磨粒之间的距离成正比，金属磨粒越大二次反射磁场信号强度越大，电磁检测线圈和金属磨粒之间的距离越近二次反射磁场信号强度越大，发动机回油管内流动的大部分金属磨粒会沿着发动机回油管的中轴线流动，但处于运动状态的发动机(例如飞行中的飞机发动机)由于改变移动速度和晃动等原因，发动机回油管中的大金属磨粒会将会偏离回油管中轴线流动，大金属磨粒与差动电磁检测线圈组之间的距离变�。畏瓷浯懦⌒藕徘慷缺浯螅绱偶觳庖鞘歉菪藕徘慷扰卸ń鹗裟チ５某叽纾虼耍耸钡绱偶觳庖桥卸ǖ拇蠼鹗裟チ３叽缃笥谑导实拇蠼鹗裟チ３叽纾鱿治笈形蟊ň籪.不断地改变通过所述标定用的发动机回油管道的已知材质标定金属磨粒群的已知质量的数值，重复步骤b、步骤C、步骤d、步骤e，从而获得若干个与已知材质标定金属磨粒群的已知质量的不同的数值成--对应关系的检测数据；g.由电磁检测仪信号处理软件将上述若干个检测数据和与该若干个检测数据成一一对应关系的标定金属磨粒群的已知质量的数值处理成一条以信号强度数据为横坐标，标定金属磨粒群的质量的数值为纵坐标的关系曲线，其中，两点之间平滑处理，电磁检测仪记录保存该关系曲线；h.通过电磁检测仪信号处理软件设定已知材质标定金属磨粒群总质量的上限阈值。在装置首次运行前进行标定后，所有标定参数已经保存到电磁检测仪中，之后将装置中的圆管型电磁集成传感器与实测用的发动机回油管连接固定，电磁检测仪固定在操作人员工作室内，由操作人员监控。此后每次启动装置后电磁检测仪直接调用标定的检测参数进行监测工作，通常无需再次进行标定。在实测过程中，包括如下步骤1.将圆管型电磁集成传感器的两端与实测用的发动机回油管连接固定，电磁检测仪向圆管型电磁集成传感器中的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组施加预置频率的脉冲激励信号，使圆管型电磁集成传感器中的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、 环形柔性阵列电磁探头组分别产生相应的瞬态交变电磁�。籮.当电磁检测仪接收到外套式绝对电磁检测线圈发送的绝对信号时，判定为有实测金属磨粒群通过实测用的发动机回油管，将读取的二次反射磁场的检测数据通过所述关系曲线，得到实测用的发动机回油管中通过的实测金属磨粒的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪的存储介质中；所述的实测金属磨粒群内含有大量实测微小金属磨粒群和少量的较大质量的实测大金属磨粒，通常实测金属磨粒群将沿着圆管型电磁集成传感器的中轴线流动；k.当电磁检测仪接收到外套式差动电磁检测线圈组发送的差动比较信号时，判定为有实测大金属磨粒通过实测用的发动机回油管，将读取的二次反射磁场的检测数据通过所述关系曲线，得到实测用的发动机回油管中通过的实测大金属磨粒的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪的存储器中；[0020]1.当圆管型电磁集成传感器中的环形柔性阵列电磁探头组每个阵元线圈分别采集到的二次反射磁场信号强度相同时，电磁检测仪不记录这些二次反射磁场信号检测数据；当圆管型电磁集成传感器中的环形柔性阵列电磁探头组每个阵元线圈分别采集到的二次反射磁场信号强度不相同时，说明有实测大金属磨粒偏离圆管型电磁集成传感器中轴线通过了环形柔性阵列电磁探头组，电磁检测仪分析记录每个阵元线圈分别采集到的二次反射磁场信号强度的差值，将差值转换为相应实测大金属磨粒质量的修正值，并通过该修正值修正实测大金属磨粒偏离中轴线通过外套式差动电磁检测线圈组时产生的偏大的检测数据，并通过所述关系曲线，得到修正后的实测用的发动机回油管中通过的实测大金属磨粒的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪的存储介质中；m.在一个预置的时间段内，对所有得到的通过圆管型电磁集成传感器的实测金属磨粒群的质量的数值进行累加计算，获得一个累加值，将该累加值与预置的已知质量标定金属磨粒群总质量的上限阈值进行比较判断，当该累加值大于或等于所述已知质量标定金属磨粒群总质量的上限阈值时，电磁检测仪发出报警信号。进一步的，在标定过程中，所述已知材质和质量的标定金属磨粒群可以是铜、铝和铁等金属磨粒，分别执行步骤b、步骤C、步骤d、步骤e、步骤f、步骤g、步骤h,由此分别得到一条以信号强度数据为横坐标、铜的质量的数值为纵坐标的铜的关系曲线，一条以信号强度数据为横坐标、铝的质量的数值为纵坐标的铝的关系曲线，一条以信号强度数据为横坐标、铁的质量的数值为纵坐标的铁的关系曲线，铜、铝和铁磨粒的材质通过信号相位数据区分；在实测过程中，分别执行步骤1、步骤j、步骤k、步骤1、步骤m得到实测用的发动机回油管中的实测金属磨粒群的二次反射磁场的检测数据，通过信号相位数据分析归类标定金属磨粒群的材质，并分别通过标定的铜的关系曲线、铝的关系曲线和铁的关系曲线，分别得到铜的质量的数值、铝的质量的数值和铁的质量的数值，实测过程中，由于发动机部件由各种金属组成，发动机油液中会含有多种金属磨粒，分类监测这些金属磨粒对于评估发动机工作状态与使用寿命有着非常重要的作用。进一步的，是在步骤m中，设置至少二个预置的时间段，在每个预置的时间段都对所有得到的通过圆管型电磁集成传感器的实测金属磨粒群的质量的数值进行累加计算，从而获得至少二个累加值，将所有累加值再进行累计获得总累加值，再将总累加值除以预置的时间段的数量，获得平均累加值，将该平均累加值与预置的已知材质和质量的标定金属磨粒群总质量的上限阈值进行比较判断，当该平均累加值大于或等于所述已知材质和质量的标定金属磨粒群总质量的上限阈值时，电磁检测仪发出报警信号，这种设置多个预置时间段的方法，可以进一步提高监测精度。本实用新型的有益效果是，一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，采用绝对电磁检测、差动电磁检测和阵列电磁检测的集成组合检测方式对发动机油液内的金属磨粒进行在线动态检测，用“记忆”特征信号的方式，建立相应数据库，实时比对回油管内通过的各种形态不同、厚薄不均、材质各异的金属磨粒，通过对各种金属磨粒的分选和分析，及时判断出发动机的磨损情况，以确定是否产生报警信号，从而能够及时地消除由于发动机的磨损而存在的安全隐患。由于有效解决了高温、振动、外部电磁干扰等影响检测精度与灵敏度的问题，使得电磁检测方法可以真正应用于发动机油液在线动态监测工作，实时监控发动机的工作状态，保障其安全运行。[0025]以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置不局限于实施例。以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型第一个实施例的装置原理图。图2是本实用新型第一个实施例的圆管型电磁集成传感器示意图。图3是本实用新型第一个实施例的圆管型电磁集成传感器内部结构示意图。图4是本实用新型第一个实施例的标定过程示意图。图5是本实用新型第一个实施例的实测过程示意图。图中，1.圆管型电磁集成传感器，2.传感器线缆，3.电磁检测仪，4.外套式绝对电磁检测线圈，5.外套式差动电磁检测线圈组，6.环形柔性阵列电磁探头组，7.阵元线圈，8.柔性电路板，9.传感器输出多芯插座，10.非金属圆管，11.金属屏蔽管，12.金属转接环，13.标定用的发动机回油管，14.标准发动机油液，15.标定金属磨粒群，16.已标定微小金属磨粒群，17.已标定大金属磨粒，18.实测用的发动机回油管，19.实测发动机油液，20.实测金属磨粒群，21.实测微小金属磨粒群，22.实测大金属磨粒。
具体实施方式
在图1、图2、图3所示第一实施例中，一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，装置由圆管型电磁集成传感器1、传感器线缆2、电磁检测仪3组成；所述圆管型电磁集成传感器I由外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6、传感器输出多芯插座9、非金属圆管10、金属屏蔽管11、二个金属转接环12组成；所述的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6分别固定缠绕在非金属圆管10外表面与金属屏蔽管11之间；所述非金属圆管10内径与发动机回油管内径相同，非金属圆管10的长度大于外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6、传感器输出多芯插座9的宽度的总和；金属屏蔽管11长度与非金属圆管10长度相同，传感器输出多芯插座9固定在非金属圆管10外表面，并穿透金属屏蔽管11管壁，用于连接传感器线缆2 ;传感器输出多芯插座9的芯数规格根据外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6的输出端数量确定；所述监测方法包括首次标定和实测两个过程。所述的二个金属转接环12固定在金属屏蔽管11两端，金属转接环12的内径与发动机回油管的外径相同，金属转接环12内表面有螺纹，用于连接发动机回油管；所述的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6、非金属圆管10、金属屏蔽管11、二个金属转接环12同轴。所述的外套式绝对电磁检测线圈4由一个外缠绕电磁检测线圈组成，其绝对输出端连接至传感器输出多芯插座9，外套式绝对电磁检测线圈4的材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定，外套式绝对电磁检测线圈4的轴向覆盖宽度一般比外套式差动电磁检测线圈组5的轴向覆盖宽度大。所述的外套式差动电磁检测线圈组5由二个外缠绕电磁检测线圈反相连接组成，其差动输出端连接至传感器输出多芯插座9，二个外缠绕电磁检测线圈的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。所述的环形柔性阵列电磁探头组6由多个阵元线圈7均匀排列固定在柔性电路板8上组成，环形柔性阵列电磁探头组6周向均匀包裹固定在非金属圆管10外表，每个阵元线圈7的输出端通过柔性电路板8分别连接至传感器输出多芯插座9 ;每个阵元线圈7的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线或其它导线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率和灵敏度要求制定；阵元线圈7的数量根据非金属圆管10的直径和检测精度要求确定，非金属圆管10直径越大、检测精度要求越高阵元线圈7的数量越多。本实用新型装置的监测方法，包括首次标定和实测两个过程。图4所示第一实施例中，标定过程包括如下步骤a.将圆管型电磁集成传感器I的两端与标定用的发动机回油管13连接固定，用传感器线缆2连接圆管型电磁集成传感器I与电磁检测仪3，开启电磁检测仪3，电磁检测仪3向圆管型电磁集成传感器I中的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6施加预置频率的脉冲激励信号，使圆管型电磁集成传感器I中的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6分别产生相应的瞬态交变电磁�。籦.让含有已知材质和质量的标定金属磨粒群15的标准发动机油液14以恒定的速度通过所述标定用的圆管型电磁集成传感器1，所述的已知材质和质量的标定金属磨粒群15内含有材质相同、质量均匀相近的已标定微小金属磨粒群16和若干个间隔一定距离且质量较大的已标定大金属磨粒17，通常标定金属磨粒群15将沿着圆管型电磁集成传感器I的中轴线流动；已知质量标定金属磨粒群15将依次流过外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6 ；c.首先，已知材质和质量的标定金属磨粒群15流经外套式绝对电磁检测线圈4时，受到外套式绝对电磁检测线圈4产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相应的二次反射磁�。馓资骄缘绱偶觳庀呷�4拾取该二次反射磁场的绝对信号，并将该绝对信号传送至电磁检测仪3 ;电磁检测仪3将所述绝对信号处理成与该标定金属磨粒群15的已知材质和已知质量平均值成对应关系的检测数据，并显示相应的绝对信号图形或数值，检测数据包括信号强度数据和信号相位数据，信号强度数据对应已知质量平均值，信号相位数据对应已知材质；d.随后，已知材质和质量的标定金属磨粒群15在流经外套式差动电磁检测线圈组5时，受到外套式差动电磁检测线圈组5产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相应的二次反射磁场，由于外套式差动电磁检测线圈组5是由二个外套式电磁检测线圈反相连接组成,所产生的两个瞬态交变电磁场强度相同、相位相反,所以已知材质和质量的标定金属磨粒群15受到激励而产生的两个二次反射磁场强度相同、相位相反；当已知材质和质量的标定金属磨粒群中的所述已标定微小金属磨粒群16以恒定的速度均匀流经外套式差动电磁检测线圈组5时，产生的二次反射磁场强度均匀无变化；当已知材质和质量的标定金属磨粒群15中的所述已标定大金属磨粒17流过外套式差动电磁检测线圈组5时，二次反射磁场强度突然增大，外套式差动电磁检测线圈组5拾取该突然增大的二次反射磁场的差动比较检测信号，并将该差动比较检测信号传送至电磁检测仪3 ；电磁检测仪3将该差动比较检测信号处理成与该标定金属磨粒群15中的所述已标定大金属磨粒17的已知材质和已知质量的数值成对应关系的检测数据并显示相应的差动比较检测信号图形，检测数据包括信号强度数据和信号相位数据，信号强度数据对应已知质量，信号相位数据对应已知材质；e.接下来，已知质量标定金属磨粒群15在流经环形柔性阵列电磁探头组6时，已知质量标定金属磨粒群15受到环形柔性阵列电磁探头组6中每个阵元线圈7产生的瞬态交变电磁场的激励而产生相对应的二次反射磁场，环形柔性阵列电磁探头组6中每个阵元线圈7各自拾取相对应的二次反射磁�。⒔玫亩畏瓷浯懦⌒藕糯渲恋绱偶觳庖�3，电磁检测仪3将所述二次反射磁场信号处理成与该标定金属磨粒群15的已知质量的数值成对应关系的检测数据；当标定金属磨粒群15以恒定的速度沿着圆管型电磁集成传感器I中轴线流动时，标定金属磨粒群15与环形柔性阵列电磁探头组6中每个阵元线圈7间的距离相等，产生的每个二次反射磁场信号强度相同，电磁检测仪3不记录这些二次反射磁场信号检测数据；当标定金属磨粒群15中的所述已标定大金属磨粒17偏离圆管型电磁集成传感器I的中轴线流动时，所述已标定大金属磨粒17与环形柔性阵列电磁探头组6中每个阵元线圈7间的距离不相等，产生的每个二次反射磁场信号强度不相同，距离所述已标定大金属磨粒17最近的阵元线圈7接收的二次反射磁场信号强度最大，电磁检测仪3分析记录这些二次反射磁场信号强度的差值，将差值转换为所述已标定大金属磨粒17质量的修正值，修正替换所述已标定大金属磨粒17偏离中轴线流经外套式差动电磁检测线圈组4时产生的偏大的信号强度数据；f.不断地改变通过所述标定用的发动机回油管道13的已知材质标定金属磨粒群15的已知质量的数值，重复步骤b、步骤C、步骤d、步骤e，从而获得若干个与已知材质标定金属磨粒群15的已知质量的不同的数值成一一对应关系的检测数据；g.由电磁检测仪3信号处理软件将上述若干个检测数据和与该若干个检测数据成一一对应关系的标定金属磨粒群15的已知质量的数值处理成一条以信号强度数据为横坐标，标定金属磨粒群15的质量的数值为纵坐标的关系曲线，其中，两点之间平滑处理，电磁检测仪3记录保存该关系曲线；h.通过电磁检测仪3信号处理软件设定已知材质标定金属磨粒群15总质量的上限阈值。在装置首次运行前进行标定后，所有标定参数已经保存到电磁检测仪3中，之后将装置中的圆管型电磁集成传感器I与实测用的发动机回油管18连接固定，电磁检测仪3固定在操作人员工作室内，由操作人员监控。此后每次启动装置后电磁检测仪3直接调用标定的检测参数进行监测工作，通常无需再次进行标定。图5所示第一实施例中，实测过程包括如下步骤1.将圆管型电磁集成传感器I的两端与实测用的发动机回油管18连接固定，电磁检测仪3向圆管型电磁集成传感器I中的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6施加预置频率的脉冲激励信号，使圆管型电磁集成传感器I中的外套式绝对电磁检测线圈4、外套式差动电磁检测线圈组5、环形柔性阵列电磁探头组6分别产生相应的瞬态交变电磁�。籮.当电磁检测仪3接收到外套式绝对电磁检测线圈4发送的绝对信号时，判定为有实测金属磨粒群20通过实测用的发动机回油管18，将读取的二次反射磁场的检测数据通过所述关系曲线，得到实测用的发动机回油管18中通过的实测金属磨粒20的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪3的存储介质中；所述的实测金属磨粒群20内含有大量实测微小金属磨粒群21和少量的较大质量的实测大金属磨粒22，通常实测金属磨粒群20将沿着圆管型电磁集成传感器I的中轴线流动；k.当电磁检测仪3接收到外套式差动电磁检测线圈组5发送的差动比较信号时，判定为有实测大金属磨粒22通过实测用的发动机回油管18，将读取的二次反射磁场的检测数据通过所述关系曲线，得到实测用的发动机回油管18中通过的实测大金属磨粒22的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪3的存储器中；1.当圆管型电磁集成传感器I中的环形柔性阵列电磁探头组6每个阵元线圈7分别采集到的二次反射磁场信号强度相同时，电磁检测仪3不记录这些二次反射磁场信号检测数据；当圆管型电磁集成传感器I中的环形柔性阵列电磁探头组6每个阵元线圈7分别采集到的二次反射磁场信号强度不相同时，说明有实测大金属磨粒22偏离圆管型电磁集成传感器I中轴线通过了环形柔性阵列电磁探头组6，电磁检测仪3分析记录每个阵元线圈7分别采集到的二次反射磁场信号强度的差值，将差值转换为相应实测大金属磨粒22质量的修正值，并通过该修正值修正实测大金属磨粒22偏离中轴线通过外套式差动电磁检测线圈组5时产生的偏大的检测数据，并通过所述关系曲线，得到修正后的实测用的发动机回油管18中通过的实测大金属磨粒22的质量的数值，将该数值保存在电磁检测仪3的存储介质中；m.在一个预置的时间段内，对所有得到的通过圆管型电磁集成传感器I的实测金属磨粒群20的质量的数值进行累加计算，获得一个累加值，将该累加值与预置的已知质量标定金属磨粒群15总质量的上限阈值进行比较判断，当该累加值大于或等于所述已知质量标定金属磨粒群15总质量的上限阈值时，电磁检测仪3发出报警信号。进一步的，在标定过程中，所述已知材质和质量的标定金属磨粒群15可以是铜、招和铁等金属磨粒，分别执行步骤b、步骤C、步骤d、步骤e、步骤f、步骤g、步骤h,由此分别得到一条以信号强度数据为横坐标、铜的质量的数值为纵坐标的铜的关系曲线，一条以信号强度数据为横坐标、铝的质量的数值为纵坐标的铝的关系曲线，一条以信号强度数据为横坐标、铁的质量的数值为纵坐标的铁的关系曲线，铜、铝和铁磨粒的材质通过信号相位数据区分；在实测过程中，分别执行步骤1、步骤j、步骤k、步骤1、步骤m得到实测用的发动机回油管18中的实测金属磨粒群20的二次反射磁场的检测数据，通过信号相位数据分析归类标定金属磨粒群15的材质，并分别通过标定的铜的关系曲线、铝的关系曲线和铁的关系曲线，分别得到铜的质量的数值、铝的质量的数值和铁的质量的数值，实测过程中，由于发动机部件由各种金属组成，发动机油液中会含有多种金属磨粒，分类监测这些金属磨粒对于评估发动机工作状态与使用寿命有着非常重要的作用。进一步的，是在步骤m中，设置至少二个预置的时间段，在每个预置的时间段都对所有得到的通过圆管型电磁集成传感器I的实测金属磨粒群20的质量的数值进行累加计算，从而获得至少二个累加值，将所有累加值再进行累计获得总累加值，再将总累加值除以预置的时间段的数量，获得平均累加值，将该平均累加值与预置的已知材质和质量的标定金属磨粒群15总质量的上限阈值进行比较判断，当该平均累加值大于或等于所述已知材质和质量的标定金属磨粒群15总质量的上限阈值时，电磁检测仪3发出报警信号，这种设置多个预置时间段的方法，可以进一步提高监测精度。
权利要求1.一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于装置包括圆管型电磁集成传感器、传感器线缆、电磁检测仪；所述圆管型电磁集成传感器由外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、传感器输出多芯插座、非金属圆管、金属屏蔽管、二个金属转接环组成；所述的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组分别固定缠绕在非金属圆管外表面与金属屏蔽管之间；所述非金属圆管内径与发动机回油管内径相同，非金属圆管的长度大于外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、传感器输出多芯插座的宽度的总和；金属屏蔽管长度与非金属圆管长度相同，传感器输出多芯插座固定在非金属圆管外表面，并穿透金属屏蔽管管壁；传感器输出多芯插座的芯数规格根据外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组的输出端数量确定。
2.根据权利要求1所述的一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于所述的二个金属转接环固定在金属屏蔽管两端，金属转接环的内径与发动机回油管的外径相同，金属转接环内表面有螺纹；所述的外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、非金属圆管、金属屏蔽管、二个金属转接环同轴。
3.根据权利要求1所述的一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于所述的外套式绝对电磁检测线圈由一个外缠绕电磁检测线圈组成，其绝对输出端连接至传感器输出多芯插座，外套式绝对电磁检测线圈的材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定，外套式绝对电磁检测线圈的轴向覆盖宽度大于外套式差动电磁检测线圈组的轴向覆盖宽度。
4.根据权利要求1所述的一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于所述的外套式差动电磁检测线圈组由二个外缠绕电磁检测线圈反相连接组成，其差动输出端连接至传感器输出多芯插座，二个外缠绕电磁检测线圈的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线，尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率、精度和灵敏度要求确定。
5.根据权利要求1所述的一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，其特征在于所述的环形柔性阵列电磁探头组由多个阵元线圈均匀排列固定在柔性电路板上组成，环形柔性阵列电磁探头组周向均匀包裹固定在非金属圆管外表面上，每个阵元线圈的输出端连接至柔性电路板上，柔性电路板的输出端连接至传感器输出多芯插座；每个阵元线圈的材质、尺寸、缠绕匝数完全相同，材质为紫铜漆包线或其它导线，阵元线圈的尺寸规格和缠绕匝数根据相关电磁检测频率和灵敏度要求确定；阵元线圈的数量根据非金属圆管的直径和检测精度要求确定。
专利摘要本实用新型公开了一种提高发动机油液金属磨粒在线监测精度的装置，装置包括圆管型电磁集成传感器、传感器线缆、电磁检测仪，所述圆管型电磁集成传感器由外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组、传感器输出多芯插座、非金属圆管、金属屏蔽管、二个金属转接环组成；外套式绝对电磁检测线圈、外套式差动电磁检测线圈组、环形柔性阵列电磁探头组分别固定缠绕在非金属圆管外表面与金属屏蔽管之间；非金属圆管内径与发动机回油管内径相同。本实用新型有效解决了高温、振动、外部电磁干扰等影响检测精度与灵敏度的问题，使得电磁检测方法可以真正应用于发动机油液在线动态监测工作，实时监控发动机的工作状态，保障其安全运行。
文档编号G01N15/00GK202886236SQ20122045185
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者林俊明 申请人:爱德森(厦门)电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
