一种交叉电容螺线管式传感器及其制备装置和检测方法与流程

1.本发明涉及船舶油液检测系统故障诊断技术领域，尤其涉及一种交叉电容螺线管式传感器及其制备装置和检测方法。


背景技术：

2.磨损是导致液压系统故障的最主要原因，能够检测到油液中颗粒的磨损状况的信息，是对设备系统进行故障诊断的可靠方法。目前，针对油液颗粒污染物进行检测的方法主要包括光学检测法、声学检测法、电感检测法以及电容检测法等。其中光学检测法具有较高的检测精度，但不能区分颗粒污染物的属性，并且会受到油液透光度的影响限制。声学检测法是通过检测反射声波来对油液中的颗粒进行检测，该方法受环境噪声和油液温度变化的影响比较严重。电感检测法能对油液中的铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒进行区分检测，且不易受外界因素影响，稳定性较高，但该方法无法对油液中的水滴和气泡进行检测，且检测精度没有上面几种方法高。电容检测法根据两极板间介质的介电常数不同，能够区分检测油液中的水滴和气泡，但对金属颗粒不能进行区分。
3.以上这些方法都只能对油液进行单一参数测量，并且只能对油液中的一种或两种属性的颗粒进行检测，不能对多种颗粒进行综合检测。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种交叉电容螺线管式传感器，旨在对油液污染物中的铁颗粒和非铁磁性颗粒以及对水滴和气泡进行分别的检测。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种交叉电容螺线管式传感器，所述传感器包括基底、微通道、交叉电容、螺线管和绝缘导线，所述交叉电容与所述基底固定连接，且位于所述基底内，所述微通道与所述交叉电容，并与所述基底固定连接，且位于所述基底内，所述螺线管与所述微通道固定连接，并与所述基底固定连接，且位于所述交叉电容一侧，所述绝缘导线套设于所述螺线管上，通过所述交叉电容和所述螺线管附近电磁场的变化来检测是否有颗粒经过，并可以通过电容值变化来对固、液、气种类的污染物进行区分检测，检测灵敏度高。
6.其中，所述微通道包括微流体，所述微流体与所述基底固定连接，且位于所述基底一侧，所述微流体具有进油口和出油口，所述进油口位于所述微流体靠近所述螺线管一侧，所述出油口位于所述微流体靠近所述交叉电容一侧，待测油液通过所述进油口进入所述微流体中，由于微流体穿过所述交叉电容和所述螺线管，通过待测油液的流入改变所述交叉电容的电容和所述螺线管的电感量，所述微流体内的油液通过所述出油口排出。
7.其中，所述交叉电容包括弧面铜极和电极支撑环，所述电极支撑环与所述微通道固定连接，且位于所述微通道四周，所述弧面铜极与所述电极支撑环固定连接，且位于所述电极支撑环远离所述微通道一侧，所述电极支撑环对所述弧面铜极提供支撑及安装条件，所述弧面铜极的电磁场变化检测是否有颗粒结果，并通过电容值变化来对固、液、气种类的
污染物进行区分检测。
8.第二方面，一种交叉电容螺线管式油液检测方法，使用交叉电容螺线管式传感器、计算机和阻抗分析仪，所述方法包括：
9.将计算机连接阻抗分析仪，阻抗分析仪连接传感器；
10.向传感器的交叉电容施加电压，阻抗分析仪检测电容变化，阻抗分析仪将信号发送至计算机，由计算机判断待检油液中的污染物成分；
11.向传感器的螺线管施加电压，阻抗分析仪检测电感量的变化，阻抗分析仪将信号发送至计算机，由计算机检测油液中的污染物的种类及参数。
12.第三方面，本发明提供了一种交叉电容螺线管式传感器制备装置，包括制备箱和成型组件，所述成型组件包括电热板、冷却板、冷凝器、导管、水箱和液泵，所述电热板与所述制备箱固定连接，且位于所述制备箱内，所述冷却板与所述制备箱固定连接，且位于所述制备箱内，所述水箱与所述制备箱固定连接，且位于所述制备箱一侧，所述导管固定连接，且位于所述冷却板和所述水箱内，所述液泵与所述水箱固定连接，并与所述导管固定连接，且位于所述水箱一侧，所述冷凝器与所述导管固定连接，且位于所述液泵一侧，所述制备箱用于制备所述传感器，所述成型组件加快所述传感器的成型，提高生产效率。
13.其中，所述冷却板包括制冷片和冷却板本体，所述冷却板本体与所述制备箱固定连接，且位于所述制备箱内，所述制冷片与所述冷却板本体固定连接，且位于所述冷却板本体远离所述导管一侧，所述制冷片运作，一端吸收所述制备箱内的热量，另一端放热将所述冷却板本体内的冷却液气化，使所述制备箱制备的所述传感器缩短冷却的时间。
14.其中，所述制备箱包括箱体和模具，所述箱体与所述水箱固定连接，且位于所述水箱一侧，所述模具与所述箱体拆卸连接，且位于所述箱体内，所述箱体对所述成型组件提供安装及支撑条件，所述模具盛放生产所述传感器的材料进行制备。
15.其中，所述制备箱还包括放置板，所述放置板与所述箱体滑动连接，且位于所述箱体内，所述放置板用于放置所述模具，滑动所述放置板更换所述模具，拆卸制成的所述传感器。
16.其中，所述制备箱还包括拉环，所述拉环与所述放置板固定连接，且位于所述放置板远离所述箱体一侧，所述拉环便于拉动所述放置板更换所述模具，提高实用性。
17.本发明的一种交叉电容螺线管式传感器，所述基底对其余部件提供安装条件，所述微通道便于油液的流通，所述交叉电容可根据电极间介电常数的变化，检测出是否有颗粒经过，并可以通过电容变化值来对固体、液体和气体污染物进行区分检测，检测灵敏度高，待测油液流过所述螺线管时，改变所述螺线管内部的电感量，铁磁性磨粒会使所述螺线管内的电感量增加，而非铁磁性颗粒会使所述螺线管内的电磁量减少，通过分析装置可对所述螺线管内的电磁量的检测，对油液中的磨损颗粒进行定性和定量的检测，所述交叉电容本身作为电容计量基准，具有非常高的精度，误差源小、稳定性高，大大提高油液检测效果，通过优化所述螺线管和所述微通道的相对位置，可以有效地提高油液污染物的检测精度，取得更好的检测效果，本发明可以用电感检测的方法弥补电容检测法的不足之处，运用一个芯片实现两种芯片的功能，大大提高了检测的效率，取得更好的检测结果。本发明可对对油液污染物中的铁颗粒和非铁磁性颗粒以及对水滴和气泡进行分别的检测。
附图说明
18.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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器结构示意图；
20.图2是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器交叉电容的结构示意图；
21.图3是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器交叉电容的侧视图；
22.图4是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器螺线管结构示意图；
23.图5是本发明提供的一种交叉电容螺线管式油液检测系统连接图；
24.图6是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器油液检测方法流程图；
25.图7是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器制备装置的结构示意图；
26.图8是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器制备装置的后视图；
27.图9是本发明提供的一种交叉电容螺线管式传感器制备装置的俯视图；
28.图10是图9沿a
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a面的剖视图。
29.图中：1
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传感器、2
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制备箱、3
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成型组件、4
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计算机、5
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阻抗分析仪、11
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基底、12
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微通道、13
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交叉电容、14
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螺线管、15
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绝缘导线、21
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箱体、22
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模具、23
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放置板、24
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拉环、31
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电热板、32
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冷却板、33
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冷凝器、34
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导管、35
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水箱、36
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液泵、121
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微流体、122
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进油口、123
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出油口、131
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弧面铜极、132
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电极支撑环、321
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制冷片、322
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冷却板本体。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.请参阅图1至图10，本发明提供一种交叉电容螺线管式传感器，所述传感器1包括基底11、微通道12、交叉电容13、螺线管14和绝缘导线15，所述交叉电容13与所述基底11固定连接，且位于所述基底11内，所述微通道12与所述交叉电容13，并与所述基底11固定连接，且位于所述基底11内，所述螺线管14与所述微通道12固定连接，并与所述基底11固定连接，且位于所述交叉电容13一侧，所述绝缘导线15套设于所述螺线管14上。
33.在本实施方式中，所述基底11对其余部件提供安装条件，所述微通道12便于油液的流通，所述交叉电容13可根据电极间介电常数的变化，检测出是否有颗粒经过，并可以通过电容变化值来对固体、液体和气体污染物进行区分检测，检测灵敏度高，待测油液流过所述螺线管14时，改变所述螺线管14内部的电感量，铁磁性磨粒会使所述螺线管14内的电感量增加，而非铁磁性颗粒会使所述螺线管14内的电磁量减少，通过分析装置可对所述螺线
管14内的电磁量的检测，对油液中的磨损颗粒进行定性和定量的检测，所述交叉电容13本身作为电容计量基准，具有非常高的精度，误差源小、稳定性高，大大提高油液检测效果，通过优化所述螺线管14和所述微通道12的相对位置，可以有效地提高油液污染物的检测精度，取得更好的检测效果，本发明可以用电感检测的方法弥补电容检测法的不足之处，运用一个芯片实现两种芯片的功能，大大提高了检测的效率，取得更好的检测结果。本发明可对对油液污染物中的铁颗粒和非铁磁性颗粒以及对水滴和气泡进行分别的检测。进一步的，所述微通道12包括微流体121，所述微流体121与所述基底11固定连接，且位于所述基底11一侧，所述微流体121具有进油口122和出油口123，所述进油口122位于所述微流体121靠近所述螺线管14一侧，所述出油口123位于所述微流体121靠近所述交叉电容13一侧，所述交叉电容13包括弧面铜极131和电极支撑环132，所述电极支撑环132与所述微通道12固定连接，且位于所述微通道12四周，所述弧面铜极131与所述电极支撑环132固定连接，且位于所述电极支撑环132远离所述微通道12一侧。
34.在本实施方式中，通过所述电极支撑环132对所述弧面铜极131提供支撑及安装条件，所述弧面铜极131的电磁场变化检测是否有颗粒结果，并通过电容值变化来对固、液、气种类的污染物进行区分检测，待测油液通过所述进油口122进入所述微流体121中，由于微流体121穿过所述交叉电容13和所述螺线管14，通过待测油液的流入改变所述交叉电容13的电容和所述螺线管14的电感量，所述微流体121内的油液通过所述出油口123排出。
35.第二方面，本发明还提供了一种交叉电容螺线管式油液检测方法，使用交叉电容螺线管式传感器1、计算机4和阻抗分析仪5，所述方法包括所述阻抗分析仪5检测，所述传感器1的电热机电感量的变化，所述计算机4分析所述阻抗分析仪5传递的信号计算油液中的污染物种类及参数，所述方法包括以下步骤：
36.s101将计算机4连接阻抗分析仪5，阻抗分析仪4连接传感器1；
37.将所述阻抗分析仪5连接至所述传感器1和所述计算机4，将所述阻抗分析仪5的正极连接至距离所述微通道12最近所述弧面铜电极，将所述阻抗分析仪5的负极连接至另一侧的所述弧面铜电极。
38.s102向传感器1的交叉电容13施加电压，阻抗分析仪5检测电容变化，阻抗分析仪5将信号发送至计算机4，由计算机4判断待检油液中的污染物成分；
39.向所述阻抗分析仪5的正极连接至距离所述微通道12最近所述弧面铜电极施加电压激励，将余下的所述弧面铜电极接地，所述阻抗分析仪5将采集到的所述传感器1内所述交叉电容13电容变化转换为电信号，将电信号发送至所述计算机4，由所述计算机4判断待检油液中的污染物成分。
40.s103向传感器1的螺线管14施加电压，阻抗分析仪5检测电感量的变化，阻抗分析仪5将信号发送至计算机4，由计算机4检测油液中的污染物的种类及参数。
41.收集并检测完电容信号后，将所述阻抗分析仪5连接至所述螺线管14，将所述阻抗分析仪5的正负极分别与所述螺线管14的两极进行连接，向所述螺线管14施加电信号进行激励，并将所述阻抗分析仪5检测到的信号发送至所述计算机4，由所述计算机4检测油液中的污染物的种类及参数。
42.第三方面，本发明提供了一种交叉电容螺线管式传感器制备装置，包括制备箱2和成型组件3，所述成型组件3包括电热板31、冷却板32、冷凝器33、导管34、水箱35和液泵36，
所述电热板31与所述制备箱2固定连接，且位于所述制备箱2内，所述冷却板32与所述制备箱2固定连接，且位于所述制备箱2内，所述水箱35与所述制备箱2固定连接，且位于所述制备箱2一侧，所述导管34固定连接，且位于所述冷却板32和所述水箱35内，所述液泵36与所述水箱35固定连接，并与所述导管34固定连接，且位于所述水箱35一侧，所述冷凝器33与所述导管34固定连接，且位于所述液泵36一侧，所述冷却板32包括制冷片321和冷却板本体322，所述冷却板本体322与所述制备箱2固定连接，且位于所述制备箱2内，所述制冷片321与所述冷却板本体322固定连接，且位于所述冷却板本体322远离所述导管34一侧，所述制备箱2包括箱体21、模具22、放置板23和拉环24，所述箱体21与所述水箱35固定连接，且位于所述水箱35一侧，所述模具22与所述箱体21拆卸连接，且位于所述箱体21内，所述放置板23与所述箱体21滑动连接，且位于所述箱体21内，述拉环24与所述放置板23固定连接，且位于所述放置板23远离所述箱体21一侧。
43.在本实施方式中，将所述基底11放入所述模具22中，所述交叉电容13与所述基底11焊接固定，所述微通道12从所述交叉电容13的所述电极支撑环132内穿过，按照合适的嵌入深度固定，再将调制的透明高分子聚合物基体，放置在于真空环境中一段时间，直至液体基底11内部气泡完全消失，推动所述放置板23将所述模具22送入所述箱体21内，启动所述电热板31，所述电热板31通电发热烘烤所述模具22，一段时间后所述液泵36运作将水箱35中的水抽出，并导入所述冷凝器33内冷凝，冷却后的水导入所述冷却板32中，通过所述制冷片321一端吸取所述箱体21内的热量，另一端放热使所述冷却板本体322内的水气化，使基体快速降温凝固，最后，拉动所述拉环24将所述放置板23滑出，将所述模具22取倒出基体，并在挖出所述出油口123和所述进油口122，制成所述传感器1。
44.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。