一种嵌有纳米颗粒的高精度油液检测传感器检测机理研究

发布时间：2022-08-09 16:06

　　随着现代机械设备机电一体化、高速化及智能化的发展,船舶工业中的液压系统元件广泛应用且日益精密。然而目前较为普遍存在的一个问题是工作介质污染对船舶液压系统的工作性能及使用寿命的严重影响。因此,通过对工作介质的检测能够得到船舶设备的运行状况和故障信息对于船舶维护至关重要。基于项目前期的电感电容检测一体化趋势,本文在简化结构的同时实现对船机油液中多种污染物的区分检测。主要研究内容包括:基于多参数阻抗检测原理对单一螺线管线圈进行初步设计,通过对结构优化丰富检测功能;利用COMSOL Multiphysics对原理进行仿真,并通过模塑法制作初始传感器并进行检测系统的搭建;通过添加适宜粒径和浓度的磁性纳米颗粒及谐振结构进行检测性能进行优化;最后通过对铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒及水滴、气泡两类非金属颗粒的区分检测验证了微传感器的可行性及检测下限。通过实验探究及数据分析所得结论为:本文所设计的微传感器可以实现油液中以上四种污染物颗粒的区分及检测,并通过粒径为10 nm、浓度为70%的磁性纳米层及153μF贴片式电容所构成的谐振式结构实现传感器检测性能的提高。实验最终测得的检测下限为:对于电感检测... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 课题的来源及提出
        1.1.2 选题背景及意义
    1.2 油液检测技术及研究现状
        1.2.1 主要油液检测技术类型
        1.2.2 污染度颗粒计数检测方法
        1.2.3 水分气体类污染物检测方法
        1.2.4 多种技术研究现状分析
    1.3 本课题主要研究内容
2 微流体传感器多污染物检测原理分析
    2.1 微传感器结构设计及分析
    2.2 微电感检测原理分析
        2.2.1 微电感检测原理理论计算
        2.2.2 微电感检测原理仿真分析
    2.3 微电容检测原理分析
        2.3.1 微电容检测原理理论计算
        2.3.2 微电容检测原理仿真分析
    2.4 本章小结
3 微阻抗传感器检测性能综合优化设计
    3.1 磁场强化型检测结构优化方案设计
        3.1.1 磁性纳米颗粒材料性质及应用
        3.1.2 磁性纳米颗粒磁化原理分析
    3.2 谐振型检测电路优化方案设计
        3.2.1 谐振型传感器设计方案
        3.2.2 谐振型传感器检测原理分析
    3.3 本章小结
4 微传感器制作与实验优化
    4.1 微传感器制作及检测系统搭建
        4.1.1 微传感器的制作
        4.1.2 检测系统的设计与搭建
        4.1.3 待测油样的制备
    4.2 微传感器区分检测验证
        4.2.1 微传感器电感模式的验证
        4.2.2 微传感器电容模式的验证
    4.3 磁场强化型传感器优化实验探究
        4.3.1 纳米颗粒优化效果验证
        4.3.2 纳米颗粒粒径选择及验证
        4.3.3 纳米颗粒浓度选择及验证
    4.4 谐振型传感器优化实验探究
        4.4.1 激励频率对电感检测的影响
        4.4.2 谐振与初始传感器对比分析
    4.5 多种污染物颗粒检测下限探究
        4.5.1 金属污染物颗粒检测下限探究
        4.5.2 非金属污染物颗粒检测下限探究
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3672864