基于对置线圈的船机油液污染物检测芯片研究
发布时间：2021-10-20 16:06
船机油液是船舶机械的血液,通过对船机油液污染物的检测能够了解船舶机械的运行情况,从而进行故障诊断和预警。液压油作为船机油液的一种,液压油被应用于各种液压机械系统中,它是机械故障的重要载体。所以检测液压系统中液压油污染物,不仅可以获取内部的磨损情况,而且还能根据污染物的性质对系统进行诊断,从而了解液压系统目前状况及可能发生的故障。本文设计了一种基于多信号对置线圈检测芯片,并进行区分检测实验及芯片优化仿真。通过研究对置线圈传感器对不同属性磨粒、水滴和气泡区分检测的作用机理,以及外界参数引起多参数传感器信号变化的机理,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,建立多参数传感器模型,研究不同属性污染物粒径与检测信号之间的关系以及对置线圈的自感、互感和流道形状。搭建检测实验系统,并在该系统上对含有不同污染物的油样进行检测实验。对线圈匝数、激励频率、传统流道和环形流道进行了实验研究,获得了检测芯片的最佳参数以及最优激励信号,并且对每一种污染物分别进行检测,得到油液中金属颗粒、气泡和水分的检测下限。同时对两个螺旋线圈的间距和螺旋线圈内加入硅钢片进行仿真优化,探究其对电感检测和电容检测...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１光阻法检测原理??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
?大连海事大学硕士学位论文???粒物或者气泡，声波返回到超声波振子，通过对反射波的分析得到大小和尺寸的信??息，超声波检测可以对磨粒、水滴和气泡进行区分计数。对于不同成分的磨粒也能进??行分辨，在进行液压油或者滑油检测不需要预处理，就可以实现在线检测［４（）］。??计株机控《倌号统??ｉｌｌ?１??丨關分析＼￣＾］卜腦撤??脉冲?Ｉ与现次：系?丨?ｕ?Ｉ及放人电路??图１．３超声检测原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?Ｔｅｓｔｉｎｇ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??超声波检测系统主要有高频脉冲、换能器、Ａ／Ｄ、信号接收和放大电路等组成。当??高频脉冲电路发射电脉冲信号序列，换能器产生超声波探测信号，通过计算机控制系??统，在下一个点脉冲之前，接收到返回的波信号，通过Ａ／Ｄ转换后，利用程序处理显??示出检测信息［４｜＠。??超声波检测可实现在线测量而且检测穿透能力强、自动化程度高［４３］、频带宽和非??接触的特性，超声波检测法中，每秒可实现信号发射和接收循环数ｋ次以上，因此检??测速度较快｜４４１。超声法是一种应用范围比较广的粒径表征技术，超声波在对髙密度的??颗粒检测中检测效果好，能应用在环境复杂的检测。但是超声波检测法在３５ｐｍ以下??的颗粒，检测效果不好灵敏度不高，超声波是一种有能量的波，在进行超声波检测??时，很容易把大的颗粒震碎成小颗粒，导致检测误差，同时造成二次污染的发生。当??油温和外界噪声的变化也会影响检测精度［４５１。??（４）筛分法??筛分法很早就己经应用到颗粒粒度的测量，主要的检测原理是通过人工或者机械??设备，将待检测的样品通过大小不同筛孔进行筛选，对不同筛孔得到的颗粒进行
?大连海事大学硕士学位论文???电感线囵??▲??＼?ｊｗｙ＾??图１．４微流体电感检测法??Ｆｉｇ．?１．４?Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ?ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??基于电感检测的微流体检测芯片，保证了传感器和检测物质的近距离接触，检测??传感器的检测灵敏度高，同时可以实现大小种类的区分检测。微电感检测能用于无损??测量、角度测量等［５９］。但是受到检测原理和检测环境的限制，电感检测目前只能用于??实验室检测，不能完全实现在线检测［６Ｇ］。??１．２．３油液中水分的检测??（１）蒸馏法??蒸馏法是一种常见实验室检测方法，主要操作是将待测的油液与不含水的试剂进??行混合，通过对其蒸馏和冷却等一系列操作，得到冷却水的质量，然后对水的体积计??算得到样品中水的含量［６１】。这种检测方法设备简单，容易操作，但是该方法工序繁??琐、测量时间长和对无水溶剂馏分要求较高。??（２）卡尔？费休法??１９３５年卡尔？费休（Ｋａｒｌ?Ｆｉｓｃｈｅｒ）提出了一种测量水分的方法，后来把这种方法称为??费休法。费休法的检测原理是当卡氏试剂在达到平衡时，加入含有水的试样，水和??碘、二氧化硫发生氧化还原反应，生成了氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，依据法拉第电??解定律，可以计算反应过程中消耗的水实现对水分的测量。费休法作为化学方法的一??种，是最专一和准确的方法，通过不断的改进，检测精度有了很大提髙，检测的范围??很广＃］。?－??卡尔？费休法测量精度高、能够实现多个样品的连续测定，对微量水和含水量髙的??油液都能测量。但是，检测周期较长，容易受到外界环境的干扰，静置时间长对检测??结果影响较大。??（３）电容检
【参考文献】：
期刊论文
[1]油液污染度分析在油液监测技术中的应用[J]. 裴晓芳. 设备管理与维修. 2019(23)
[2]光谱分析在水质监测中的应用进展[J]. 李晓静,王晓杰,王爽,李雅芙. 盐科学与化工. 2019(09)
[3]港口液压设备运行中污染控制技术[J]. 沙冲,刘宁. 黑龙江科学. 2019(06)
[4]高精度微流体多参数液压油检测芯片设计[J]. 孙广涛,张洪朋,顾长智,白晨朝,曽霖. 仪器仪表学报. 2019(02)
[5]长期服役变压器用电工硅钢片磁性能研究[J]. 孔庆奕,容烨,程志光,李艳超,何玉硕,杜萌. 变压器. 2018(11)
[6]港口机械液压设备使用及保养探索[J]. 姚伟民. 科技创新与应用. 2018(33)
[7]超声法检测颗粒粒径专利技术演进[J]. 詹雪,周庆成. 中国科技信息. 2018(22)
[8]基于光阻法颗粒计数器的气泡识别方法[J]. 李健乐,赵利平,梁义维. 仪表技术与传感器. 2018(09)
[9]铁谱综合分析法在煤矿机械磨损工况分析中的应用[J]. 刘爱文. 机械管理开发. 2018(07)
[10]光阻法液压油污染度测量影响因素分析[J]. 许磊. 电脑知识与技术. 2018(01)
博士论文
[1]时谐磁场金属颗粒磁化特性及微流体油液检测机理研究[D]. 张兴明.大连海事大学 2014
硕士论文
[1]边缘电场传感器设计及应用研究[D]. 王文霞.中北大学 2018
[2]光阻法颗粒计数器的研究[D]. 李健乐.太原理工大学 2018
[3]基于阻抗微流体芯片的液压油污染物区分检测研究[D]. 滕怀波.大连海事大学 2018
[4]聚二甲基硅氧烷接枝改性水性聚氨酯的制备及其乳胶膜形貌的探究[D]. 余学康.安徽大学 2017
[5]基于微流控芯片的颗粒电容检测技术研究[D]. 李梦琪.大连海事大学 2014
[6]基于灰色理论与神经网络的油液污染和机械磨损状况研究[D]. 廉书林.河南工业大学 2014
[7]电磁式金属磨粒传感器理论与实验研究[D]. 李宝玺.国防科学技术大学 2013
[8]基于油液监测技术的磨损状态评定系统的研究[D]. 杨永强.内蒙古工业大学 2013
[9]基于油液分析技术的设备监测与故障诊断方法研究[D]. 孙志伟.太原理工大学 2012
[10]液压油金属颗粒污染物区分检测研究[D]. 金俊伟.大连海事大学 2011
本文编号：3447204
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１光阻法检测原理??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
?大连海事大学硕士学位论文???粒物或者气泡，声波返回到超声波振子，通过对反射波的分析得到大小和尺寸的信??息，超声波检测可以对磨粒、水滴和气泡进行区分计数。对于不同成分的磨粒也能进??行分辨，在进行液压油或者滑油检测不需要预处理，就可以实现在线检测［４（）］。??计株机控《倌号统??ｉｌｌ?１??丨關分析＼￣＾］卜腦撤??脉冲?Ｉ与现次：系?丨?ｕ?Ｉ及放人电路??图１．３超声检测原理图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?Ｔｅｓｔｉｎｇ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??超声波检测系统主要有高频脉冲、换能器、Ａ／Ｄ、信号接收和放大电路等组成。当??高频脉冲电路发射电脉冲信号序列，换能器产生超声波探测信号，通过计算机控制系??统，在下一个点脉冲之前，接收到返回的波信号，通过Ａ／Ｄ转换后，利用程序处理显??示出检测信息［４｜＠。??超声波检测可实现在线测量而且检测穿透能力强、自动化程度高［４３］、频带宽和非??接触的特性，超声波检测法中，每秒可实现信号发射和接收循环数ｋ次以上，因此检??测速度较快｜４４１。超声法是一种应用范围比较广的粒径表征技术，超声波在对髙密度的??颗粒检测中检测效果好，能应用在环境复杂的检测。但是超声波检测法在３５ｐｍ以下??的颗粒，检测效果不好灵敏度不高，超声波是一种有能量的波，在进行超声波检测??时，很容易把大的颗粒震碎成小颗粒，导致检测误差，同时造成二次污染的发生。当??油温和外界噪声的变化也会影响检测精度［４５１。??（４）筛分法??筛分法很早就己经应用到颗粒粒度的测量，主要的检测原理是通过人工或者机械??设备，将待检测的样品通过大小不同筛孔进行筛选，对不同筛孔得到的颗粒进行
?大连海事大学硕士学位论文???电感线囵??▲??＼?ｊｗｙ＾??图１．４微流体电感检测法??Ｆｉｇ．?１．４?Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ?ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??基于电感检测的微流体检测芯片，保证了传感器和检测物质的近距离接触，检测??传感器的检测灵敏度高，同时可以实现大小种类的区分检测。微电感检测能用于无损??测量、角度测量等［５９］。但是受到检测原理和检测环境的限制，电感检测目前只能用于??实验室检测，不能完全实现在线检测［６Ｇ］。??１．２．３油液中水分的检测??（１）蒸馏法??蒸馏法是一种常见实验室检测方法，主要操作是将待测的油液与不含水的试剂进??行混合，通过对其蒸馏和冷却等一系列操作，得到冷却水的质量，然后对水的体积计??算得到样品中水的含量［６１】。这种检测方法设备简单，容易操作，但是该方法工序繁??琐、测量时间长和对无水溶剂馏分要求较高。??（２）卡尔？费休法??１９３５年卡尔？费休（Ｋａｒｌ?Ｆｉｓｃｈｅｒ）提出了一种测量水分的方法，后来把这种方法称为??费休法。费休法的检测原理是当卡氏试剂在达到平衡时，加入含有水的试样，水和??碘、二氧化硫发生氧化还原反应，生成了氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，依据法拉第电??解定律，可以计算反应过程中消耗的水实现对水分的测量。费休法作为化学方法的一??种，是最专一和准确的方法，通过不断的改进，检测精度有了很大提髙，检测的范围??很广＃］。?－??卡尔？费休法测量精度高、能够实现多个样品的连续测定，对微量水和含水量髙的??油液都能测量。但是，检测周期较长，容易受到外界环境的干扰，静置时间长对检测??结果影响较大。??（３）电容检
【参考文献】：
期刊论文
[1]油液污染度分析在油液监测技术中的应用[J]. 裴晓芳. 设备管理与维修. 2019(23)
[2]光谱分析在水质监测中的应用进展[J]. 李晓静,王晓杰,王爽,李雅芙. 盐科学与化工. 2019(09)
[3]港口液压设备运行中污染控制技术[J]. 沙冲,刘宁. 黑龙江科学. 2019(06)
[4]高精度微流体多参数液压油检测芯片设计[J]. 孙广涛,张洪朋,顾长智,白晨朝,曽霖. 仪器仪表学报. 2019(02)
[5]长期服役变压器用电工硅钢片磁性能研究[J]. 孔庆奕,容烨,程志光,李艳超,何玉硕,杜萌. 变压器. 2018(11)
[6]港口机械液压设备使用及保养探索[J]. 姚伟民. 科技创新与应用. 2018(33)
[7]超声法检测颗粒粒径专利技术演进[J]. 詹雪,周庆成. 中国科技信息. 2018(22)
[8]基于光阻法颗粒计数器的气泡识别方法[J]. 李健乐,赵利平,梁义维. 仪表技术与传感器. 2018(09)
[9]铁谱综合分析法在煤矿机械磨损工况分析中的应用[J]. 刘爱文. 机械管理开发. 2018(07)
[10]光阻法液压油污染度测量影响因素分析[J]. 许磊. 电脑知识与技术. 2018(01)
博士论文
[1]时谐磁场金属颗粒磁化特性及微流体油液检测机理研究[D]. 张兴明.大连海事大学 2014
硕士论文
[1]边缘电场传感器设计及应用研究[D]. 王文霞.中北大学 2018
[2]光阻法颗粒计数器的研究[D]. 李健乐.太原理工大学 2018
[3]基于阻抗微流体芯片的液压油污染物区分检测研究[D]. 滕怀波.大连海事大学 2018
[4]聚二甲基硅氧烷接枝改性水性聚氨酯的制备及其乳胶膜形貌的探究[D]. 余学康.安徽大学 2017
[5]基于微流控芯片的颗粒电容检测技术研究[D]. 李梦琪.大连海事大学 2014
[6]基于灰色理论与神经网络的油液污染和机械磨损状况研究[D]. 廉书林.河南工业大学 2014
[7]电磁式金属磨粒传感器理论与实验研究[D]. 李宝玺.国防科学技术大学 2013
[8]基于油液监测技术的磨损状态评定系统的研究[D]. 杨永强.内蒙古工业大学 2013
[9]基于油液分析技术的设备监测与故障诊断方法研究[D]. 孙志伟.太原理工大学 2012
[10]液压油金属颗粒污染物区分检测研究[D]. 金俊伟.大连海事大学 2011
本文编号：3447204
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