基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路的制作方法

1.本发明属于航空测试技术领域，特别涉及一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路


背景技术：

2.航空发动机在正常工作过程中，轴承会发生磨损，磨损产生的金属屑和非金属屑会进入滑油系统中，一方面会导致对发动机和其他部件的二次破坏，另一方面通过监测滑油中金属屑和非金属屑的大小等信息可以对发动机的健康情况进行在线监测，预警发动机的磨损情况。
3.航空发动机滑油磨粒在线监测目的，是利用磨粒的损特征信息，预警发动机的突发性剧烈磨损。机械零件磨损，一般可分为磨合、稳定磨损和剧烈磨损阶段。摩擦表面在稳定磨损阶段磨损率较低且保持不变，这是摩擦副的正常工作阶段。在剧烈磨损阶段，磨损率随时间增加，最终导致失效。磨损率突然急剧增加，产生大量磨粒导致迅速失效，称为突发性剧烈磨损。磨损监测就是及时发现突发性剧烈磨损。
4.滑油磨粒在线监测技术面临3个方面的挑战。首先，实现滑油磨粒的尺寸、数量检测。其次，飞机发动机工况对磨粒检测的干扰。如温度变化导致油液黏度变化而影响声传播环境；磨粒存在会改变油液介质的电学参数；飞机发动机的振动和噪声；润滑油接触各种异物、与空气混合等，形成气液固多相流不均匀混合物等。再次，取样代表性。如磨粒产生速度低时，避免磨粒漏检；磨粒产生速度高时，避免对同时流过传感器的多个磨粒的误检。


技术实现要素：

5.针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路，解决传统方法采用数字信号处理繁杂的算法识别和计算金属屑和非金属屑大小的问题。
6.本发明的发明目的通过以下技术方案实现。
7.一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路，包含带有三个电磁感应线圈的滑油监测传感器，隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路、正信号截取电路、负信号截取电路、第一自适应数字脉宽电路和第二自适应数字脉宽电路和ad转换电路；
8.三个电磁感应线圈中，其中一个为激励线圈，向滑油中金属屑和非金属屑发出激励信号，另外二个为感应线圈，感应滑油中金属屑和非金属屑产生的感应信号；感应信号被滑油监测传感器采集到后经过隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路后输出给正信号截取电路、负信号截取电路；
9.感应信号分别通过正信号截取电路、负信号截取电路输出正相感应信号和负相感应信号，正相感应信号即金属屑触发信号，负相感应信号即为非金属屑触发信号；
10.第一自适应数字脉宽电路对正相感应信号按比例转换成正脉冲信号，第二自适应数字脉宽电路对负相感应信号按比例转换成负脉冲信号；
11.正脉冲信号、负脉冲信号经ad转换电路完成ad转换供后续设备计算。
12.本发明可以快速识别感应信号对应的是材质：金属屑和非金属屑，可以提高识别金属屑和非金属屑的效率,该鉴别电路可以降低金属屑监测系统的功率和体积大小，测得金属屑和废金属屑的精度更高。
附图说明
13.图1滑油金属屑监测工作原理示意图。
14.图2滑油金属屑鉴别电路的结构示意图。
15.图3金属屑和非金属屑感应信号示意图。
16.图4正信号截取电路示意图。
17.图5正信号截取结果示意图。
18.图6负信号截取电路示意图。
19.图7负信号截取结果示意图。
20.图8自适应数字脉冲电路示意图。
21.图9为基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路的工作流程示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施的目的、技术方案和优点更为清楚，下面将结合本方法具体实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。
23.由于金属屑与非金属屑通过电磁感应线圈后产生的信号不同，如图1所示，因此本实施例基于电磁感应原理，对金属屑与非金属屑经过交流电磁感应线圈感应的信号进行识别和监测。
24.在电磁感应信号的采集与处理方法中，现较为常用的方法是，将采集的信号通过放大滤波后进行ad转换后，再通过专用的数字信号处理器进行大量运算进行识别处理，存在时延和精度低的问题，该方法存在一定的局限。
25.如图2、图9所示，本实施例所示的一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路，采用信号脉冲转换测量方法，可以有效解决上述问题，使测量结果更加快速准确，该滑油金属屑鉴别电路：包含带有三个电磁感应线圈的滑油监测传感器，隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路、正信号截取电路、负信号截取电路、第一自适应数字脉宽电路和第二自适应数字脉宽电路和ad转换电路。
26.三个电磁感应线圈中，其中一个为激励线圈，向滑油中金属屑和非金属屑发出激励信号，另外二个为感应线圈，感应滑油中金属屑和非金属屑产生的感应信号。感应信号如图1所示。
27.感应信号被滑油监测传感器采集到后采用传统的方法经过隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路等电路后输出给正信号截取电路、负信号截取电路。
28.由于金属屑和非金属屑的感应信号在相位和电平各不同，感应信号分别通过正信号截取电路、负信号截取电路输出正相感应信号和负相感应信号，如图3，图4，图6所示，其中时序上首先产生的正相感应信号为金属屑触发信号，然后产生的负相感应信号为非金属
屑触发信号。
29.参见图8，第一自适应数字脉宽电路对正相感应信号按比例转换成正脉冲信号，第二自适应数字脉宽电路对负相感应信号按比例转换成负脉冲信号。
30.正脉冲信号、负脉冲信号经ad转换电路完成ad转换后可以供后续设备快速计算出脉冲信号电平值，同时对应计算出感应信号的大小，进而计算金属屑和非金属屑的大小,以及计算出单位时间内金属屑和非金属屑的总量。


技术特征：
1.一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路，包含带有三个电磁感应线圈的滑油监测传感器，隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路、正信号截取电路、负信号截取电路、第一自适应数字脉宽电路和第二自适应数字脉宽电路和ad转换电路；三个电磁感应线圈中，其中一个为激励线圈，向滑油中金属屑和非金属屑发出激励信号，另外二个为感应线圈，感应滑油中金属屑和非金属屑产生的感应信号；感应信号被滑油监测传感器采集到后经过隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路后输出给正信号截取电路、负信号截取电路；其特征在于：感应信号分别通过正信号截取电路、负信号截取电路输出正相感应信号和负相感应信号，正相感应信号即金属屑触发信号，负相感应信号即为非金属屑触发信号；第一自适应数字脉宽电路对正相感应信号按比例转换成正脉冲信号，第二自适应数字脉宽电路对负相感应信号按比例转换成负脉冲信号；正脉冲信号、负脉冲信号经ad转换电路完成ad转换供后续设备计算。

技术总结
本发明公开了一种基于电磁感应的滑油金属屑鉴别电路，包含带有三个电磁感应线圈的滑油监测传感器，隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路、正信号截取电路、负信号截取电路、第一自适应数字脉宽电路和第二自适应数字脉宽电路和AD转换电路；传感器采集到的感应信号经过隔离放大电路、全波检波电路、后置放大电路、带通滤波器电路后分别通过正信号截取电路、负信号截取电路输出正相感应信号和负相感应信号，并转换成脉冲信号，其中，正相感应信号即金属屑触发信号，负相感应信号即为非金属屑触发信号。本发明通过采集滑油中由于电磁感应产生的交流信号，实现了对油液中金属屑和非金属屑大小的监测。金属屑和非金属屑大小的监测。金属屑和非金属屑大小的监测。


技术研发人员：曹勇 彭德润
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/25