一种基于压电驱动的金属微粒传感器差动探头调整装置

1.本实用新型属于金属微粒传感器技术领域，特别是涉及一种基于压电驱动的金属微粒传感器差动探头调整装置。


背景技术：

2.感应式金属微粒传感器在机械磨损健康监测中起到了越来越重要的作用，可以提供机械润滑油中磨损颗粒信息，由此判断机械磨损情况。但目前其检测颗粒的分辨率仍然较低。金属微粒传感器的差动探头结构包含了三个并排绕制在磁惰性油管道上的线圈，其中两边的线圈用作激励线圈，中间的用作感应线圈，或两边为感应线圈，中间为激励线圈。
3.当有金属磨粒通过线圈时，它会影响原先的磁场状态，使得中间感应线圈处的磁场平衡被打破，变化的磁场导致感应线圈可以输出一个感应电动势，根据不同类型和尺寸的金属颗粒产生的影响不同，由感应电动势的情况判断检测颗粒的情况。
4.然而线圈参数很容易被各种环境参数干扰而发生变化，例如温度波动、振动或者其它周边仪器造成的电磁干扰，即使没有颗粒通过线圈，输出信号也很可能不为零，这在很大程度上影响了传感器的分辨率。因此在初始状态下差动线圈很难做到完全对称，输出电压也难以达到零，而在初始状态下线圈输出的不平衡电压限制了传感器分辨率的进一步提高。
5.目前通过额外加入补偿电压的方法来消除误差，但补偿电压以及不平衡电压中的噪声成分无法抵消，它们相互叠加对传感器输出信噪比产生影响，无法最大程度提高传感器对微小颗粒的分辨率水平，并且很容易引入额外的噪声，依然不利于传感器对微小颗粒分辨率水平的提高。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种基于压电驱动的金属微粒传感器差动探头调整装置，通过设置线圈骨架和压电驱动装置，利用压电驱动装置调整线圈位置，解决了现有线圈不对称，不利于提高传感器对微小颗粒的分辨率水平的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
8.本实用新型为一种基于压电驱动的金属微粒传感器差动探头调整装置，包括管状骨架，所述管状骨架外壁套设有一至三个线圈骨架，且线圈骨架外壁绕制有线圈；所述线圈骨架连接有压电驱动装置，用于通过压电驱动装置调节线圈骨架的轴向位置，实现对线圈的相对位置进行调整；
9.其中，调整方法包括以下步骤：
10.步骤一：启动金属微粒传感器，并观察感应线圈输出的不平衡信号；
11.步骤二：通过压电驱动装置调整线圈骨架的轴向位置，并观察感应线圈输出的不平衡信号的变化趋势；
12.步骤三：确定不平衡信号的最小值，此时，对应的线圈骨架位置即为线圈的最佳位
置。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述线圈骨架的个数为一个。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述线圈骨架外壁绕制的线圈为感应线圈；所述金属微粒传感器的两激励线圈均绕制于管状骨架外壁。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述线圈骨架外壁绕制的线圈为激励线圈；所述所述金属微粒传感器的两感应线圈均绕制于管状骨架外壁。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述线圈骨架的个数为两个。
17.作为本实用新型的一种优选技术方案，两所述线圈骨架外壁绕制的线圈分别为感应线圈和激励线圈，且另一激励线圈绕制于管状骨架外壁。
18.作为本实用新型的一种优选技术方案，两所述线圈骨架外壁绕制的线圈分别为感应线圈和激励线圈，且另一感应线圈绕制于管状骨架外壁。
19.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述线圈骨架的个数为三个。
20.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述感应线圈和激励线圈分别绕制于线圈骨架外壁；所述感应线圈个数为两个，激励线圈个数为一个，或感应线圈个数为一个，激励线圈个数为两个。
21.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述压电驱动装置包括但不限于压电超声马达、压电惯性马达和压电尺蠖马达中的一种或几种。
22.本实用新型具有以下有益效果：
23.本实用新型通过管状骨架外壁套设线圈骨架，通过在线圈骨架外壁绕制有线圈，通过压电驱动装置调节线圈骨架的轴向位置，使得两个激励线圈相对感应线圈对称设置，最大程度的减小感应线圈的不平衡量，从而大大提高了金属微粒传感器对微小颗粒的检测分辨率。
24.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。
26.图1为实施例一中一个感应线圈和两个激励线圈的结构示意图；
27.图2为实施例一中两个感应线圈和一个激励线圈的结构示意图；
28.图3为实施例二中一个感应线圈和两个激励线圈的结构示意图；
29.图4为实施例二中两个感应线圈和一个激励线圈的结构示意图；
30.图5为实施例三中一个感应线圈和两个激励线圈的结构示意图；
31.图6为实施例三中两个感应线圈和一个激励线圈的结构示意图；
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.1-管状骨架，2-线圈骨架，3-感应线圈，4-激励线圈。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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实用新型的限制。
36.实施例一
37.请参阅图1所示，本实用新型为一种基于压电驱动的金属微粒传感器差动探头调整装置，包括管状骨架1，管状骨架1外壁套设有一至三个线圈骨架2，且线圈骨架2外壁绕制有线圈。
38.线圈骨架2连接有压电驱动装置，用于通过压电驱动装置调节线圈骨架2的轴向位置，实现对线圈的相对位置进行调整。其中，压电驱动装置过采用压电材料制成包括但不限于压电超声马达、压电惯性马达和压电尺蠖马达中的一种或几种，即实现直线驱动，使得线圈骨架2可轴向移动。如线圈骨架2连接径向设置的耳板，或线圈骨架2的端面设置翻边，通过耳板或翻边与压电驱动装置连接。
39.具体的，安装时，油液管道由管状骨架1内穿过，线圈骨架2的个数为一个，且线圈骨架2外壁绕制的线圈为感应线圈3；金属微粒传感器的两个激励线圈4均绕制于管状骨架1外壁，并且线圈骨架2位于两个激励线圈4之间。其中，调整方法包括以下步骤：
40.步骤一：启动金属微粒传感器，并观察感应线圈输出的不平衡信号。
41.步骤二：通过压电驱动装置驱动线圈骨架2移动，实现调整线圈骨架2的轴向位置，由于线圈骨架2位置产生变化，使得感应线圈输出的不平衡信号产生变化，并观察感应线圈输出的不平衡信号的变化趋势。
42.步骤三：根据不平衡信号的变化趋势，确定不平衡信号的最小值，此时，对应的线圈骨架2位置即为线圈的最佳位置，即两个两个激励线圈4相对感应线圈3完全对称。
43.此时没有颗粒经过时，感应线圈的输出电压接近于0，此时金属微粒传感器对金属微粒的分辨率水平为最优。
44.利用压电驱动装置调整差动线圈位置，具有运动精度高，与电磁式马达相比，压电马达具有运动精度高，可以以μm量级甚至是nm量级来调整其位置，可以最大程度的减小感应线圈不平衡量，确定线圈的最佳位置，从而大大提高了检测分辨率。
45.同时，相对于传统的由手动调整或者电路调整传感器差动探头的平衡，压电驱动装置调整线圈位置的方法具有精度高、且不会引入电磁噪声，具有抗电磁干扰等优点，有利于进一步的提高金属微粒传感器的检测分辨率。
46.其中，如图2所示，当金属微粒传感器为两个感应线圈3和一个激励线圈4的结构时，线圈骨架2外壁绕制的线圈为激励线圈4；金属微粒传感器的两个感应线圈3均绕制于管状骨架1外壁，调节时移动线圈骨架2，对激励线圈4的位置进行调节即可。
47.实施例二
48.如图3所示，线圈骨架2的个数为两个，且两个线圈骨架2外壁绕制的线圈分别为感应线圈3和激励线圈4，另一个激励线圈3绕制于管状骨架1外壁，且此时满足感应线圈3位于两个激励线圈4之间。
49.如图4所示，当金属微粒传感器为两个感应线圈3和一个激励线圈4的结构时，两个线圈骨架2外壁绕制的线圈分别为感应线圈3和激励线圈4，且另一感应线圈3绕制于管状骨架1外壁，此时激励线圈4位于两个感应线圈3之间。
50.因此，在需要进行调整时，可通过对压电驱动装置分别对感应线圈3和其中一个激励线圈4的位置进行调整，使得两个激励线圈4或两个感应线圈3的间距也可进行调节，从而提高调整的灵活性和精确性。
51.实施例三
52.如图5所示，线圈骨架2的个数为三个，感应线圈3个数为一个，激励线圈4个数为两个，且感应线圈3和两个激励线圈4分别绕制于三个线圈骨架2外壁。在需要进行调整时，可通过对压电驱动装置分别对感应线圈3和两个激励线圈4的位置进行调整，使得感应线圈3和两个激励线圈4的相对位置更加精确，并且感应线圈3和两个激励线圈4的整体的位置可进行调节，最大限度的降低感应线圈不平衡量，此时没有颗粒经过时，感应线圈的输出电压无限接近0，从而使得金属微粒传感器的检测分辨率得到更大化的提高。
53.如图6所示，感应线圈3个数为两个，激励线圈4个数为一个时，同样分别绕制于三个线圈骨架2外壁，且激励线圈4位于两个感应线圈3之间。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。