滑油金属磨屑电磁检测传感器仿真研究

发布时间：2017-10-20 12:03

  本文关键词：滑油金属磨屑电磁检测传感器仿真研究

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【摘要】：动力机械设备中大多需要润滑油对其进行润滑、降温和密封。润滑油在运行过程中会带走系统产生的污染物,这些污染物极易造成机械的磨损失效。通过监测润滑油中的固体污染物将得到机械系统的工作状态信息。传统的离线监测方法虽然灵敏度高,但只能离线实现效率较低,价格昂贵。因此,研究更为有效的在线监测方法具有较大的理论意义和实际应用价值。本文基于毕奥--萨法尔定律建立了电磁螺旋传感器的数学模型,利用Ansoft Maxwell软件对模型电感特性进行了仿真分析。该模型可检测到的滑油磨粒的最小半径为50um。当不同磨粒通过传感器时,得出不同情况下的电感图。由于机械运动多产生不规则形状的磨粒容易发生聚集,本文着研究了双磨粒的电感特性以及颗粒单位密度与输出信号的关系,从电感值、磁通量、耦合系数等多种角度探究多磨粒的电感特性。针对系统的机构布置的不同,对传感器的结构和布局会有一定的要求,本文提出了三线圈并列式和内嵌式两种电磁传感器,并对两种传感器的磁场特性做了对比。由于磨粒的形状多为不规则的,本文以球磨粒和圆柱形磨粒为例,做了一系列的仿真分析,验证了形状对电感特性的影响规律。最后,基于电感式传感器的仿真模型搭建了磨粒检测系统,该系统采用传统的三线圈平行式结构作为传感器的敏感元件,实现对不同尺寸的单磨粒进行检测。通过检测电路的放大,整流和滤波等调理环节得到不同幅度的电压输出信号,对仿真模型进行了验证。
【关键词】：滑油金属磨屑 电磁传感器 仿真研究 检测电路
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状和发展11-17
• 1.2.1 磨损失效状态监测技术的发展与研究现状11-13
• 1.2.2 磨粒监测的发展与研究现状13-17
• 1.3 课题研究内容17-19
• 1.3.1 研究的主要内容17-19
• 1.3.2 论文框架结构19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 电磁传感器数学模型20-28
• 2.1 检测原理20-23
• 2.1.1 毕奥--萨伐尔定理20-21
• 2.1.2 几种螺旋管磁场21-23
• 2.1.3 三线圈反向双激励螺旋传感器监测原理23
• 2.2 建立模型23-27
• 2.2.1 传感器中单磨粒的数学模型23-25
• 2.2.2 传感器中多磨粒的数学模型25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 传感器的模型仿真28-48
• 3.1 电磁仿真软件ANSOFT MAXWELL28-30
• 3.1.1 Ansoft Maxwell的分析方法28-30
• 3.1.2 有限元分析模型30
• 3.2 电磁传感器的特性分析30-32
• 3.2.1 金属磨粒种类30-31
• 3.2.2 金属磨粒尺寸31
• 3.2.3 金属磨粒形态（纤度）31-32
• 3.3 传感器的参数仿真（三线圈、内嵌式）32-43
• 3.3.1 传感器模型32-34
• 3.3.2 单双球磨粒静态仿真—数量参数化34-37
• 3.3.3 球/柱磨粒静态仿真—形态纤度参数化37-41
• 3.3.4 瞬态仿真41-43
• 3.4 传感器结构优化43-46
• 3.4.1 平行式传感器43-46
• 3.4.2 内嵌式传感器46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 实验分析48-57
• 4.1 实验台搭建48
• 4.2 实验设备48-52
• 4.2.1 检测电路48-51
• 4.2.2 敏感元件51-52
• 4.3 实验结果分析52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文63-64

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本文编号：1067027