CN111982984A - 一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法 - Google Patents

一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法，包括：交叉电容器、第一圆形铜护环、第二圆形铜护环、黄铜金属防护罩、电极连接器；交叉电容器包括第一特氟隆管和贴附在第一特氟隆管外壁的四个对称设置的黄铜电极，任意两个黄铜电极之间间隔0.5mm；第一圆形铜护环和第二圆形铜护环分别设置在第一特氟隆管外壁的上端和下端，且与黄铜电极两端之间间隔0.5mm；黄铜金属防护罩设置在交叉电容器的外部，且与交叉电容器之间间隔1mm，在黄铜金属防护罩和交叉电容器之间还设置有第二特氟隆管；电极连接器连接四个相同的所述黄铜电极。解决了现有技术中检测成本高昂，耗时，检测参数单一，检测精度低等技术问题。

Description

一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法
技术领域
本发明涉及船舶设备液压***故障检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法。
背景技术
各种旋转机械都使用润滑油以确保其正常工作，磨损是导致各种旋转机械设备工作异常和失效最常见的故障形式之一，在机械设备旋转部件的磨损过程中产生的不同尺寸和形状的金属颗粒会与润滑油混合，严重损害机械设备性能。因此，检测这种颗粒对于预测和防止机器的灾难性故障是必要的。检测油液中的金属颗粒对避免旋转机械故障具有重要意义。通过监测润滑油中磨损颗粒的质量或性质，可获得与润滑油直接接触的机器各部件的状态。在正常运行期间，颗粒大小及其浓度不会导致机器故障。当异常情况发生时，金属颗粒的大小和浓度都会增加。因此，通过连续监测润滑油中的金属颗粒，可以避免机器的灾难性故障。润滑油的状态监测方法有化学法、感应法、铁谱法和光学法等。
其中，光谱学属于化学方法，是一种离线的、成本高昂的检测方法，而且耗时。这种检测方法不能提供对油液的实时监测。感应法提供在线监测，但只能用于检测铁磁颗粒。不能检测油液中的非铁磁性金属颗粒。光学方法提供实时监测，但油液的不透明性会对检测精度有所制约。准确度受到介质折射率和油液中金属颗粒形状的影响。此外，这种检测方法还会对油液造成污染。
发明内容
根据上述提出现有技术中检测成本高昂，耗时，检测参数单一，检测精度低等技术问题，而提供一种高精度交叉电容油液检测传感器及其检测方法，本发明传感器通过监测电容峰值来实现检测润滑油中的每一个微量杂质。
本发明采用的技术手段如下：
一种高精度交叉电容油液检测传感器，包括：交叉电容器、第一圆形铜护环、第二圆形铜护环、黄铜金属防护罩、电极连接器；
所述交叉电容器包括第一特氟隆管和贴附在所述第一特氟隆管外壁的四个对称设置的黄铜电极，任意两个黄铜电极之间间隔0.5mm；
所述第一圆形铜护环设置在所述第一特氟隆管外壁的上端，所述第一圆形铜护环与所述黄铜电极一端之间间隔0.5mm；所述第二圆形铜护环设置在所述第一特氟隆管外壁的下端，所述第二圆形铜护环与所述黄铜电极另一端之间间隔0.5mm；
所述黄铜金属防护罩设置在所述交叉电容器的外部，且与所述交叉电容器之间间隔1mm，在所述黄铜金属防护罩和所述交叉电容器之间还设置有第二特氟隆管；
所述电极连接器连接四个相同的所述黄铜电极。
进一步地，所述第二特氟隆管的直径大于所述第一特氟隆管的直径。
进一步地，所述四个黄铜电极的长度均为18mm，厚度均为2mm。
进一步地，所述第一圆形铜护环和第二圆形铜护环的长度均为5mm，厚度与所述黄铜电极的厚度相同均为2mm。
进一步地，所述黄铜金属防护罩的外径为16mm，厚度为1mm。
进一步地，任意两个所述黄铜电极之间填充有聚四氟乙烯。
进一步地，所述高精度交叉电容油液检测传感器还包括检测装置，检测装置包括底座和固定连接在底座上的支架，支架上分别设置有第一夹持装置和第二夹持装置；所述第一夹持装置连接所述高精度交叉电容油液检测传感器；所述高精度交叉电容油液检测传感器电性连接AD7150电容数字转换器和PC端；所述第二夹持装置连接第三特氟隆管，第三特氟隆管从所述第一特氟隆管中心穿过，第三特氟隆管的顶端连接漏斗，底端正下方设置有容器，容器和第三特氟隆管之间悬有过滤网。
进一步地，所述第三特氟隆管的直径小于所述第一特氟隆管的直径。
本发明还提供了一种基于高精度交叉电容油液检测传感器的油液检测方法，所述方法利用所述的高精度交叉电容油液检测传感器实现，包括如下步骤：
步骤S1、将待检测油液通过漏斗输送至第三特氟隆管中；
步骤S2、当待检测油液流经交叉电容器时，对所述交叉电容器的相对电极施加信号激励，交叉电容器根据油液中金属污染物的质量、大小和流速的不同，产生不同的电容响应；
步骤S3、采用AD7150电容数字转换器测量高精度交叉电容油液检测传感器的电容值，AD7150电容数字转换器连接PC端，PC端进行在线数据采集。
步骤S4、经过检测后的油液通过过滤网流入到容器中。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的高精度交叉电容油液检测传感器，传感器的电容值会因油液中金属颗粒的存在而变化，传感器的电容响应非常精确。本发明传感器具有速度快、精度高、成本低等优点，可以快速、准确、低成本、免维护的在线检测润滑油中金属颗粒。
基于上述理由本发明可在船舶设备液压***故障检测等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明传感器结构示意图。
图2为本发明传感器纵剖图。
图3为本发明传感器以及检测装置结构示意图。
图4为本发明传感器所测金属颗粒得到的信号图。
图中：1、第一圆形铜护环；2、第二圆形铜护环；3、黄铜金属防护罩；4、电极连接器；5、第一特氟隆管；6、黄铜电极；7、第二特氟隆管；8、底座；9、支架；10、第一夹持装置；11、第二夹持装置；12、高精度交叉电容油液检测传感器；13、AD7150电容数字转换器；14、PC端；15、第三特氟隆管；16、漏斗；17、容器；18、过滤网。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1-2所示，本发明提供了一种高精度交叉电容油液检测传感器，包括：交叉电容器、第一圆形铜护环1、第二圆形铜护环2、黄铜金属防护罩3、电极连接器4；
所述交叉电容器包括第一特氟隆管5和贴附在所述第一特氟隆管5外壁的四个对称设置的黄铜电极6，任意两个黄铜电极6之间间隔0.5mm；且任意两个所述黄铜电极6之间填充有聚四氟乙烯。
所述第一圆形铜护环1设置在所述第一特氟隆管5外壁的上端，所述第一圆形铜护环1与所述黄铜电极6一端之间间隔0.5mm；所述第二圆形铜护环2设置在所述第一特氟隆管5外壁的下端，所述第二圆形铜护环2与所述黄铜电极5另一端之间间隔0.5mm；
所述黄铜金属防护罩3设置在所述交叉电容器的外部，且与所述交叉电容器之间间隔1mm，在所述黄铜金属防护罩3和所述交叉电容器之间还设置有第二特氟隆管7；
所述电极连接器4连接四个相同的所述黄铜电极6。
作为本发明优选的实施方式，所述第二特氟隆管7的直径大于所述第一特氟隆管5的直径。具体实施时，所述第一特氟隆管5直径为8mm，第二特氟隆管7的直径为10mm。
作为本发明优选的实施方式，所述四个黄铜电极6的长度均为18mm，厚度均为2mm。
作为本发明优选的实施方式，所述第一圆形铜护环1和第二圆形铜护环2的长度均为5mm，厚度与所述黄铜电极6的厚度相同均为2mm。
作为本发明优选的实施方式，所述黄铜金属防护罩3的外径为16mm，厚度为1mm。用于屏蔽黄铜电极6。交叉电容器的黄铜电极6借助厚度为1mm的第二特氟隆管7与外部黄铜金属防护罩3绝缘。
如图3所示，高精度交叉电容油液检测传感器还包括检测装置，检测装置包括底座8和固定连接在底座8上的支架9，支架9上分别设置有第一夹持装置10和第二夹持装置11；所述第一夹持装置10连接所述高精度交叉电容油液检测传感器12；所述高精度交叉电容油液检测传感器12电性连接AD7150电容数字转换器13和PC端14；所述第二夹持装置11连接第三特氟隆管15，第三特氟隆管15从所述第一特氟隆管5中心穿过，第三特氟隆管5的顶端连接漏斗16，底端正下方设置有容器17，容器17和第三特氟隆管15之间悬有过滤网18。
作为本发明优选的实施方式，所述第三特氟隆管15的直径小于所述第一特氟隆管5的直径。
本发明还提供了一种基于高精度交叉电容油液检测传感器的油液检测方法，该方法利用所述的高精度交叉电容油液检测传感器实现，包括如下步骤：
步骤S1、将待检测油液通过漏斗16输送至第三特氟隆管15中；
步骤S2、当待检测油液流经交叉电容器时，对所述交叉电容器的相对黄铜电极6施加信号激励，交叉电容器根据油液中金属污染物的质量、大小和流速的不同，产生不同的电容响应；
步骤S3、采用AD7150电容数字转换器13测量高精度交叉电容油液检测传感器的电容值，AD7150电容数字转换器13连接PC端14，PC端14进行在线数据采集。检测的信号如图4所示。
步骤S4、经过检测后的油液通过过滤网18流入到容器17中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，包括：交叉电容器、第一圆形铜护环、第二圆形铜护环、黄铜金属防护罩、电极连接器；
所述交叉电容器包括第一特氟隆管和贴附在所述第一特氟隆管外壁的四个对称设置的黄铜电极，任意两个黄铜电极之间间隔0.5mm；
所述第一圆形铜护环设置在所述第一特氟隆管外壁的上端，所述第一圆形铜护环与所述黄铜电极一端之间间隔0.5mm；所述第二圆形铜护环设置在所述第一特氟隆管外壁的下端，所述第二圆形铜护环与所述黄铜电极另一端之间间隔0.5mm；
所述黄铜金属防护罩设置在所述交叉电容器的外部，且与所述交叉电容器之间间隔1mm，在所述黄铜金属防护罩和所述交叉电容器之间还设置有第二特氟隆管；
所述电极连接器连接四个相同的所述黄铜电极。
2.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，所述第二特氟隆管的直径大于所述第一特氟隆管的直径。
3.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，所述四个黄铜电极的长度均为18mm，厚度均为2mm。
4.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，所述第一圆形铜护环和第二圆形铜护环的长度均为5mm，厚度与所述黄铜电极的厚度相同均为2mm。
5.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，所述黄铜金属防护罩的外径为16mm，厚度为1mm。
6.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，任意两个所述黄铜电极之间填充有聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，还包括检测装置，检测装置包括底座和固定连接在底座上的支架，支架上分别设置有第一夹持装置和第二夹持装置；所述第一夹持装置连接所述高精度交叉电容油液检测传感器；所述高精度交叉电容油液检测传感器电性连接AD7150电容数字转换器和PC端；所述第二夹持装置连接第三特氟隆管，第三特氟隆管从所述第一特氟隆管中心穿过，第三特氟隆管的顶端连接漏斗，底端正下方设置有容器，容器和第三特氟隆管之间悬有过滤网。
8.根据权利要求1所述的高精度交叉电容油液检测传感器，其特征在于，所述第三特氟隆管的直径小于所述第一特氟隆管的直径。
9.一种基于高精度交叉电容油液检测传感器的油液检测方法，其特征在于，所述方法利用所述的高精度交叉电容油液检测传感器实现，包括如下步骤：
步骤S1、将待检测油液通过漏斗输送至第三特氟隆管中；
步骤S2、当待检测油液流经交叉电容器时，对所述交叉电容器的相对电极施加信号激励，交叉电容器根据油液中金属污染物的质量、大小和流速的不同，产生不同的电容响应；
步骤S3、采用AD7150电容数字转换器测量高精度交叉电容油液检测传感器的电容值，AD7150电容数字转换器连接PC端，PC端进行在线数据采集。
步骤S4、经过检测后的油液通过过滤网流入到容器中。
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