CN202305473U - 船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置。至少包含数据采集***、集线盒、计算机，亥姆霍兹线圈、传感器、双极性输出直流电源，所述的传感器通过传感器固定支架固定，并置于亥姆霍兹线圈的中间位置，双极性输出直流电源与亥姆霍兹线圈相连，通过调节该电源的电流大小，改变亥姆霍兹线圈的中轴线上的磁场大小，计算机通过数据采集***、集线盒及信号调理盒与传感器相连。本实用新型的有益效果是：本实用新型为船舶柴油机活塞环磨损监测传感器提供标定方案，该装置灵敏度高，可调范围宽，通过标定实验能够得到传感器的准确灵敏度以校准传感器。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁电领域和传感器标定领域、更具体地说是涉及一种船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置。
背景技术
目前，在国内能够实现在线监测船舶柴油机活塞环磨损的有武汉理工大学彭章明等人开发的船舶柴油机活塞环磨损监测***。监测活塞环状态的传感器由于是基于磁性传感器制作的，有易受环境影响等特点。而船舶柴油机活塞环磨损有分辨率高，范围宽等特点，要求监测其状态变化的***具有准确的灵敏度，且有确定的量程范围。因此对这些***的标定显得至关重要。而在国内并没有提供船用柴油机活塞环磨损监测传感器的标定装置，无法得到测试***的灵敏度及量程范围。
发明内容
本实用新型针对上述现有技术的不足而提供一种船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，用来检测船舶柴油机活塞环磨损监测传感器的灵敏度以校正传感器的灵敏度，其灵敏度高，可调范围宽。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是，船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于：至少包含数据采集***、集线盒、计算机，亥姆霍兹线圈、传感器、双极性输出直流电源，
所述的传感器通过传感器固定支架固定，并置于亥姆霍兹线圈的中间位置，双极性输出直流电源与亥姆霍兹线圈相连，通过调节该电源的电流大小，改变亥姆霍兹线圈的中轴线上的磁场大小，计算机通过数据采集***、集线盒及信号调理盒与传感器相连。
按上述方案，所述的传感器的感应面与亥姆霍兹线圈的中轴线平行，且传感器的感应面处于亥姆霍兹线圈磁场的均匀区，使得传感器感应到均匀磁场的变化。
按上述方案，所述的亥姆霍兹线圈为一维线圈，且其均匀区大于传感器的感应面的面积，保证传感器感应的磁场为均匀磁场。
按上述方案，所述的双极性输出直流电源的输出方式为双极性输出，其电流分辨率达0.1mA，电源稳定好。
按上述方案，所述的亥姆霍兹线圈产生的磁场的分辨率可达0.001GS，满足标定的要求。
本实用新型的总体思路是设计一个标定船舶柴油机活塞环磨损监测传感器的装置，活塞环磨损监测传感器是利用磁场的变化来监测活塞环磨损的，因此在设计标定试验台架时，拟采用恒定的磁场替代活塞环的磨损量，通过精确的磁场值标定传感器灵敏度。
本实用新型的应用原理：
（1）亥姆霍兹线圈产生的磁场
根据毕奥—萨伐尔定律，载流线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为：
式中
为真空磁导率，
为线圈的平均半径，为圆心到该点的距离，
为线圈匝数，
为通过线圈的电流强度。因此，圆心处的磁感应强度
为：
（2）船舶柴油机活塞环磨损监测传感器是通过磁场大小的变化来测试活塞环的磨损程度的，不同磁场的大小代表活塞环不同的磨损状态，因此本实用新型为通过标准磁场来标定传感器的灵敏度。由于亥姆霍兹线圈中轴线上磁场为均匀磁场并且与线圈中流经的电流大小成正比，可以通过调节电流的大小改变磁场强度。每调节一次电源电流的大小，磁场值发生变化，待磁场稳定后读出传感器的输出值，得到一组数据，并通过线性拟合得到传感器的灵敏度，分析测试数据的规律得到传感器的线性量程范围。
本实用新型的有益效果是：本实用新型为船舶柴油机活塞环磨损监测传感器提供标定方案，该装置灵敏度高，可调范围宽，通过标定实验能够得到传感器的准确灵敏度以校准传感器。
附图说明
图1为本实用新型的设计原理图；
图2 为亥姆霍兹线圈结构示意图；
图3 磁力线变化示意图；
图4 为标定试验台架原理图；
图5为本实用新型总体结构示意图；
图中，1-船舶柴油机活塞环，2-待标定传感器，3-双极性输出直流电源，4-数据采集***，5-集线盒，6-计算机，7-亥姆霍兹线圈，8-传感器固定支架，9-传感器。
具体实施方式
船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于：至少包含数据采集***（4）、集线盒（5）、计算机（6），亥姆霍兹线圈（7）、传感器（9）、双极性输出直流电源（3），
所述的传感器（9）通过传感器固定支架（8）固定，并置于亥姆霍兹线圈的中间位置，双极性输出直流电源（3）与亥姆霍兹线圈相连，通过调节该电源的电流大小，改变亥姆霍兹线圈的中轴线上的磁场大小，计算机通过数据采集***（4）、集线盒（5）及信号调理盒与传感器（9）相连。
按上述方案，所述的传感器的感应面与亥姆霍兹线圈的中轴线平行，且传感器的感应面处于亥姆霍兹线圈磁场的均匀区，使得传感器感应到均匀磁场的变化。
按上述方案，所述的亥姆霍兹线圈为一维线圈，且其均匀区大于传感器的感应面的面积，保证传感器感应的磁场为均匀磁场。
按上述方案，所述的双极性输出直流电源的输出方式为双极性输出，其电流分辨率达0.1mA，电源稳定好。
按上述方案，所述的亥姆霍兹线圈产生的磁场的分辨率可达0.001GS，满足标定的要求。
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明：
（1）由于船舶柴油机活塞环磨损监测传感器是基于磁阻传感器芯片构造而成的，磁场的大小反映了活塞环的磨损的程度，因此设计标定传感器的试验台架，需要构造一种磁场可调的仪器。如图1所示，本实用新型利用亥姆霍兹线圈产生的标准磁场标定船舶柴油机活塞环磨损监测传感器，利用电源稳定的电流可调电流源给亥姆霍兹线圈提供电流，从而通过调节电源电流改变亥姆霍兹线圈产生的磁场大小。
（2）如图2为亥姆霍兹线圈结构示意图，利用亥姆霍兹线圈中轴线上中点产生的场强大小标定船舶柴油机活塞环磨损监测传感器，其中点场强的大小为：
当亥姆霍兹线圈的电流发生变化时，线圈中心点处的磁场强度也发生变化。
（3）图3-4为本实用新型构造原理图，船舶柴油机活塞环磨损监测传感器是利用传感器内部的永久磁铁磁化活塞环，而磁化后的活塞环与传感器内部永久磁铁产生的磁场相叠加，因此合磁场中含有活塞环磨损的信息，当活塞环往复运动经过传感器时，活塞环切割磁力线,磁力线变化如图3。传感器内部的磁阻传感器芯片感应X方向变化的磁场，通过这一磁场的大小判断活塞环的磨损程度。因此本实用新型在搭建时传感器放置位置如图4所示，传感器的感应面与亥姆霍兹线圈的中轴线平行。即传感器监测的为中轴线方向的磁场，而这一磁场与图3所示的X方向的磁场相对应，即与活塞环的磨损量相对应。
（4）图5为本实用新型的总体结构示意图，亥姆霍兹线圈产生的磁场中轴线处最大，偏离轴线时磁场降低，因此在亥姆霍兹线圈的制作时要求其均匀区（均匀区内的磁场在一定的误差范围内变化）面积大于传感器感应面面积。为保证传感器感应的磁场为中轴线中心位置处的磁场，该实用新型在安装传感器时，要求传感器感应面放置于均匀区。通过调节直流电源，改变亥姆霍兹线圈中轴线中心位置的磁场大小。传感器监测不同大小的磁场，输出的信号经过信号调理盒，由信号采集***采集并输入有计算机。
（5）采集***采集的信号经过滤波放大处理，提取每一对应电流下的传感器输出电压的平均值，通过亥姆霍兹线圈中轴线中点的磁场计算公式计算得到不同电流值对应的标准磁场大小。每一标准磁场值与电压值相对应，通过最小二乘法拟合得到对应的斜率，即船舶柴油机活塞环磨损监测传感器的灵敏度，并通过分析测试数据得到其线性量程范围。
Claims (5)
1.船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于：至少包含数据采集***（4）、集线盒（5）、计算机（6），亥姆霍兹线圈（7）、传感器（9）、双极性输出直流电源（3），所述的传感器（9）通过传感器固定支架（8）固定，并置于亥姆霍兹线圈的中间位置，双极性输出直流电源（3）与亥姆霍兹线圈相连，通过调节该电源的电流大小，改变亥姆霍兹线圈的中轴线上的磁场大小，计算机通过数据采集***（4）、集线盒（5）及信号调理盒与传感器（9）相连。
2.按权利要求1所述的船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于所述的传感器的感应面与亥姆霍兹线圈的中轴线平行，且传感器的感应面处于亥姆霍兹线圈磁场的均匀区，使得传感器感应到均匀磁场的变化。
3.按权利要求1或2所述的船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于所述的亥姆霍兹线圈为一维线圈，且其均匀区大于传感器的感应面的面积，保证传感器感应的磁场为均匀磁场。
4.按权利要求1或2所述的船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于所述的双极性输出直流电源的输出方式为双极性输出，其电流分辨率达0.1mA，电源稳定好。
5.按权利要求1所述的船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置，其特征在于所述的亥姆霍兹线圈产生的磁场的分辨率可达0.001GS，满足标定的要求。
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| CN2011204099592U Expired - Lifetime CN202305473U (zh) | 2011-10-25 | 2011-10-25 | 船舶柴油机活塞环磨损监测传感器标定装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104764800A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-08 | 武汉华宇一目检测装备有限公司 | 一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法及装置 |
| CN106645385A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种基于亥姆霍茨线圈的石油管柱缺陷快速检测探头 |
| CN113030828A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-25 | 河南省计量科学研究院 | 一种交变磁强计检定***及其检定方法 |
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2011
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