一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備油液檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其包括檢測(cè)裝置、測(cè)量模式切換單元和激勵(lì)?檢測(cè)單元。檢測(cè)裝置包括一個(gè)微流控芯片和一個(gè)傳感單元，其中，微流控芯片由微通道入口、微通道、基底、模型材料和微通道出口組成；傳感單元由兩個(gè)單層線圈正對(duì)排布在微通道的兩側(cè)。測(cè)量模式切換單元通過改變兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端之間不同的連接方式來切換不同的測(cè)量模式。激勵(lì)?檢測(cè)單元通過給兩個(gè)單層線圈以高頻交流電激勵(lì)，使其既可以當(dāng)作電容檢測(cè)裝置，也可以當(dāng)作電感?電阻檢測(cè)裝置。該芯片利用同一個(gè)傳感單元實(shí)現(xiàn)了電容、電感和電阻的多參數(shù)測(cè)量，可以對(duì)油液中多種顆粒污染物區(qū)分檢測(cè)，可以進(jìn)一步對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行故障診斷。
【專利說明】
一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備油液系統(tǒng)故障檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)油液中的顆粒污染物進(jìn)行檢測(cè)的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油液中的顆粒污染物是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的最主要原因，能夠檢測(cè)到油液中顆粒污染物的信息，是對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的可靠方案。目前，針對(duì)油液顆粒污染物進(jìn)行檢測(cè)的方法主要包括光學(xué)檢測(cè)法、聲學(xué)檢測(cè)法、電感檢測(cè)法以及電容檢測(cè)法等。其中光學(xué)檢測(cè)法具有較高的檢測(cè)精度，但不能區(qū)分顆粒污染物的屬性，并且會(huì)受到油液透光度的影響限制。聲學(xué)檢測(cè)法是通過檢測(cè)反射聲波來對(duì)油液中的顆粒進(jìn)行檢測(cè)，該方法受環(huán)境噪聲和油液溫度變化的影響比較嚴(yán)重。電感檢測(cè)法能對(duì)油液中的鐵磁性顆粒和非鐵磁性顆粒進(jìn)行區(qū)分檢測(cè)，且不易受外界因素影響，穩(wěn)定性較高，但該方法無法對(duì)油液中的水滴和氣泡進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)精度沒有上面幾種方法高。電容檢測(cè)法根據(jù)兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)不同，能夠區(qū)分檢測(cè)油液中的水滴和氣泡，但對(duì)金屬顆粒不能進(jìn)行區(qū)分。以上這些方法都只能對(duì)油液進(jìn)行單一參數(shù)測(cè)量，并且只能對(duì)油液中的一種或兩種屬性的顆粒進(jìn)行檢測(cè)，不能對(duì)多種顆粒進(jìn)行綜合檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種具有多參數(shù)測(cè)量、并且能夠?qū)τ鸵褐兴念愵w粒污染物(水滴、氣泡、鐵磁性金屬顆粒和非鐵磁性金屬顆粒)進(jìn)行綜合區(qū)分檢測(cè)的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)及其制作方法。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括:
[0007]—種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置和激勵(lì)-檢測(cè)單元，其中:
[0008]所述檢測(cè)裝置包括一個(gè)微流控芯片和一個(gè)傳感單元，微流控芯片包括微通道入口、微通道和微通道出口；
[0009]傳感單元由兩個(gè)相同的第一單層線圈和第二單層線圈組成，兩個(gè)單層線圈正對(duì)排布在微通道的兩側(cè);所述第一單層線圈有第一引線端和第二引線端，所述第二單層線圈有第三引線端和第四引線端；
[0010]所述容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)還包括測(cè)量模式切換單元，測(cè)量模式切換單元通過改變兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端之間不同的連接方式來切換不同的測(cè)量模式；
[0011]激勵(lì)-檢測(cè)單元通過絕緣導(dǎo)線與測(cè)量模式切換單元連接，以給所述兩個(gè)單層線圈以高頻交流電激勵(lì)。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，微流控芯片還包括基底和模型材料，基底放置在微通道的底部用于固定微流控芯片和傳感單元，模型材料澆注在所述微流控芯片和所述傳感單元的外部。
[0013]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述微通道成直線型，從兩個(gè)所述單層線圈之間穿過，所述微通道與兩個(gè)所述單層線圈緊貼。
[0014]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述微通道位置處于兩個(gè)單層線圈的內(nèi)孔邊緣外側(cè)。
[0015]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述單層線圈由漆包線繞制而成，線圈內(nèi)徑為300-1000微米，漆包線線徑為50-200微米，匝數(shù)為20-100匝，所述微通道直徑為100-300微米。
[0016]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述基底的材料為玻璃。
[0017]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述測(cè)量模式切換單元可以使所述容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)在電容測(cè)量模式和電感-電阻測(cè)量模式之間切換，所述電容測(cè)量模式為將所述第一單層線圈的第一引線端和第二引線端相連，所述第二單層線圈的第三引線端和第四引線端相連，然后再將這兩個(gè)連接口分別與電源正負(fù)極相連；
[0018]所述電感-電阻測(cè)量模式為將所述第一單層線圈的第一引線端和所述第二單層線圈的第三引線端相連，所述第一單層線圈的第二引線端和所述第二單層線圈的第四引線端相連，然后再將這兩個(gè)連接口分別與電源正負(fù)極相連。
[0019]—種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法，其中:
[0020]制作檢測(cè)裝置，首先將微通道模具和兩個(gè)單層線圈按既定的位置固定在基底上；然后往基底上倒上模型材料，使模型材料固化，再將微通道模具從固化后的模型材料中抽出，用打孔器在微通道兩端打孔，形成微通道入口和出口；
[0021]將所述兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端通過絕緣導(dǎo)線與測(cè)量模式切換單元連接，測(cè)量模式切換單元通過絕緣導(dǎo)線與激勵(lì)-檢測(cè)單元連接。
[0022]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端布置在模型材料外部，不被模型材料澆注。
[0023]再進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述模型材料為聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
[0024](三)有益效果
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的油液檢測(cè)系統(tǒng)，通過改變檢測(cè)裝置中傳感單元的兩個(gè)正對(duì)單層線圈的四個(gè)引線端之間不同的連接方式來切換不同的測(cè)量模式，使其在電容測(cè)量模式下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)100微米的水滴和150微米的氣泡的檢測(cè)，在電感-電阻測(cè)量模式下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)100微米的鐵顆粒和180微米的銅顆粒的檢測(cè)，從而對(duì)油液中的水滴、氣泡、鐵磁性金屬顆粒和非鐵磁性金屬顆粒四類顆粒污染物進(jìn)行區(qū)分檢測(cè)。
【附圖說明】
[0026]圖1為檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2為傳感單元正視圖；
[0028]圖3為傳感單元側(cè)視圖；
[0029]圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電容測(cè)量模式原理圖；
[0030]圖5為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電感-電阻測(cè)量模式原理圖；
[0031 ]圖6為檢測(cè)裝置及其測(cè)量單元的系統(tǒng)圖。
[0032]【附圖標(biāo)記說明】
[0033]1:通道入口；
[0034]2:微通道；
[0035]3:基底；
[0036]4:模型材料；
[0037]5:傳感單元；
[0038]6:通道出口；
[0039]7:第一單層線圈；
[0040]8:絕緣導(dǎo)線；
[0041 ]11:測(cè)量模式切換單元；
[0042]12:激勵(lì)-檢測(cè)單元；
[0043]14:第二單層線圈；
[0044]15:第一引線端；
[0045]16:第二引線端；
[0046]17:第三引線端；
[0047]18:第四引線端。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0049]實(shí)施例一:
[0050]結(jié)合圖1、圖2和圖3，參見圖6，一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置、測(cè)量模式切換單元11和激勵(lì)-檢測(cè)單元12。
[0051]檢測(cè)裝置包括一個(gè)微流控芯片和一個(gè)傳感單元5，微流控芯片包括微通道入口1、微通道2、基底3、模型材料4和微通道出口 6。
[0052]傳感單元5由兩個(gè)相同的第一單層線圈7和第二單層線圈14組成，兩個(gè)單層線圈7、14正對(duì)排布在微通道2的兩側(cè);所述第一單層線圈7有第一引線端15和第二引線端16，所述第二單層線圈14有第三引線端17和第四引線端18。
[0053]兩個(gè)單層線圈7、14由漆包線繞制而成，線圈內(nèi)徑為300-1000微米，漆包線線徑為50-200微米，匝數(shù)為20-100匝。微通道2直徑為100-300微米，微通道2成直線型，從兩個(gè)單層線圈7、14之間穿過，與兩個(gè)單層線圈7、14緊貼，微通道2位置處于兩個(gè)單層線圈7、14的內(nèi)孔邊緣外側(cè)。
[0054]測(cè)量模式切換單元11通過改變兩個(gè)單層線圈7、14的四個(gè)引線端之間不同的連接方式來切換不同的測(cè)量模式，包括電容測(cè)量模式和電感-電阻測(cè)量模式。激勵(lì)-檢測(cè)單元12通過絕緣導(dǎo)線8與測(cè)量模式切換單元11連接，以給所述兩個(gè)單層線圈7、14以高頻交流電激勵(lì)。
[0055]參見圖4和圖5，本發(fā)明的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，可以通過以下操作方式實(shí)行測(cè)量模式的切換，具體的:
[0056]將第一單層線圈7的第一引線端15和第二引線端16通過絕緣導(dǎo)線8相連，第二單層線圈7的第三引線端17和第四引線端18通過絕緣導(dǎo)線8相連，然后再將這兩個(gè)連接口通過絕緣導(dǎo)線8分別與電源正負(fù)極相連，此時(shí)的模式是電容測(cè)量模式。
[0057]電容測(cè)量模式下，通過激勵(lì)-檢測(cè)單元12給兩個(gè)單層線圈7、14以高頻交流電激勵(lì)，可以測(cè)量單層線圈7、14的電容信號(hào)，當(dāng)油液中的水滴經(jīng)過傳感單元5時(shí)，由于水的相對(duì)介電常數(shù)大于油液的相對(duì)介電常數(shù)，將產(chǎn)生正向的電容信號(hào)脈沖，當(dāng)油液中的氣泡經(jīng)過傳感單元5時(shí)，由于空氣的相對(duì)介電常數(shù)小于油液的相對(duì)介電常數(shù)，將產(chǎn)生負(fù)向的電容信號(hào)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油液中的水滴和氣泡的區(qū)分檢測(cè)。
[0058]將第一單層線圈7的第一引線端15和第二單層線圈14的第三引線端17通過絕緣導(dǎo)線8相連，第一單層線圈7的第二引線端16和第二單層線圈7的第四引線端18通過絕緣導(dǎo)線8相連，然后再將這兩個(gè)連接口通過絕緣導(dǎo)線8分別與電源正負(fù)極相連連，此時(shí)的測(cè)量模式為電感-電阻測(cè)量模式。
[0059]電感-電阻測(cè)量模式下，通過激勵(lì)-檢測(cè)單元12給兩個(gè)單層線圈7、14以高頻交流電激勵(lì)，當(dāng)鐵磁性顆粒經(jīng)過傳感單元5時(shí)，由于磁化作用將產(chǎn)生正向的電感信號(hào)脈沖，當(dāng)非鐵磁性顆粒經(jīng)過傳感單元時(shí)，由于渦流作用將產(chǎn)生負(fù)向的電感信號(hào)脈沖和正向的電阻信號(hào)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油液中的鐵磁性顆粒和非鐵磁性顆粒的區(qū)分檢測(cè)。
[0060]電容測(cè)量模式下，激勵(lì)-檢測(cè)單元12給兩個(gè)單層線圈7、14的高頻交流電為1-2V，
0.1-2MHzo
[0061]電感-電阻測(cè)量模式下，激勵(lì)-檢測(cè)單元12給兩個(gè)單層線圈7、14的高頻交流電為1-2V,0.8-2MHzo
[0062]實(shí)施例二:
[0063]參見圖1和圖6，本發(fā)明的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法總共分為三步，具體的:
[0064]第一步，制作檢測(cè)裝置。首先將微通道模具和兩個(gè)單層線圈7、14按既定的位置固定在基底3上;然后往基底3上倒上模型材料4，使模型材料4固化;最后將微通道模具從固化后的模型材料4中抽出，用打孔器在微通道2兩端打孔，形成微通道入口 I和微通道出口 6，到此即完成了檢測(cè)裝置的制作。上述基底3的材料為玻璃。兩個(gè)單層線圈7、14的四個(gè)引線端布置在模型材料4外部，不被模型材料4澆注。模型材料4為聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酷。
[0065]第二步，將制作好的檢測(cè)裝置通過絕緣導(dǎo)線與測(cè)量模式切換單元11連接。
[0066]第三步，再通過絕緣導(dǎo)線將測(cè)量模式切換單元11與激勵(lì)-檢測(cè)單元12連接，即完成了容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的搭建。
[0067]使模型材料4固化的方法可以是將其放在80°C的烘箱中烘烤I小時(shí)。
[0068]綜上所述，利用測(cè)量模式切換單元，通過改變檢測(cè)裝置中傳感單元的兩個(gè)正對(duì)單層線圈的四個(gè)引線端之間不同的連接方式，并通過激勵(lì)-檢測(cè)單元給兩個(gè)單層線圈以高頻交流電激勵(lì)，來切換不同的測(cè)量模式，使其在電容測(cè)量模式下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)100微米的水滴和150微米的氣泡的檢測(cè)，在電感-電阻測(cè)量模式下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)100微米的鐵顆粒和180微米的銅顆粒的檢測(cè)，從而對(duì)油液中的水滴、氣泡、鐵磁性金屬顆粒和非鐵磁性金屬顆粒四類顆粒污染物進(jìn)行區(qū)分檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置和激勵(lì)-檢測(cè)單元，其特征在于: 所述檢測(cè)裝置包括一個(gè)微流控芯片和一個(gè)傳感單元，微流控芯片包括微通道入口、微通道和微通道出口； 傳感單元由兩個(gè)相同的第一單層線圈和第二單層線圈組成，兩個(gè)單層線圈正對(duì)排布在微通道的兩側(cè);所述第一單層線圈有第一引線端和第二引線端，所述第二單層線圈有第三引線端和第四引線端； 所述容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)還包括測(cè)量模式切換單元，測(cè)量模式切換單元通過改變兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端之間不同的連接方式來切換不同的測(cè)量模式； 激勵(lì)-檢測(cè)單元通過絕緣導(dǎo)線與測(cè)量模式切換單元連接，以給所述兩個(gè)單層線圈以高頻交流電激勵(lì)。2.如權(quán)利要求1所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 微流控芯片還包括基底和模型材料，基底放置在微通道的底部用于固定微流控芯片和傳感單元，模型材料澆注在所述微流控芯片和所述傳感單元的外部。3.如權(quán)利要求1所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述微通道成直線型，從兩個(gè)所述單層線圈之間穿過，所述微通道與兩個(gè)所述單層線圈緊貼。4.如權(quán)利要求3所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述微通道位置處于兩個(gè)單層線圈的內(nèi)孔邊緣外側(cè)。5.如權(quán)利要求1所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述單層線圈由漆包線繞制而成，線圈內(nèi)徑為300-1000微米，漆包線線徑為50-200微米，匝數(shù)為20-100匝，所述微通道直徑為100-300微米。6.如權(quán)利要求2所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述基底的材料為玻璃。7.如權(quán)利要求1所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述測(cè)量模式切換單元可以使所述容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)在電容測(cè)量模式和電感-電阻測(cè)量模式之間切換，所述電容測(cè)量模式為將所述第一單層線圈的第一引線端和第二引線端相連，所述第二單層線圈的第三引線端和第四引線端相連，然后再將這兩個(gè)連接口分別與電源正負(fù)極相連； 所述電感-電阻測(cè)量模式為將所述第一單層線圈的第一引線端和所述第二單層線圈的第三引線端相連，所述第一單層線圈的第二引線端和所述第二單層線圈的第四引線端相連，然后再將這兩個(gè)連接口分別與電源正負(fù)極相連。8.一種容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法，其特征在于: 制作檢測(cè)裝置，首先將微通道模具和兩個(gè)單層線圈按既定的位置固定在基底上;然后往基底上倒上模型材料，使模型材料固化，再將微通道模具從固化后的模型材料中抽出，用打孔器在微通道兩端打孔，形成微通道入口和出口； 將所述兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端通過絕緣導(dǎo)線與測(cè)量模式切換單元連接，測(cè)量模式切換單元通過絕緣導(dǎo)線與激勵(lì)-檢測(cè)單元連接。9.如權(quán)利要求8所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法，其特征在于: 所述兩個(gè)單層線圈的四個(gè)引線端布置在模型材料外部，不被模型材料澆注。10.如權(quán)利要求8所述的容抗式油液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法，其特征在于:所述模型材料為聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
【文檔編號(hào)】G01N27/24GK106093146SQ201610751621
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月29日
【發(fā)明人】張洪朋, 曾霖, 孫玉清, 陳海泉
【申請(qǐng)人】大連海事大學(xué)