專利名稱：基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法、裝置及實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線磨損監(jiān)測方法，尤其涉及一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法、裝置及實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代航空發(fā)動機的主軸承、直升機齒輪箱，在重載、高速、高溫條件下運行，這些零部件從初始剝落到零部件失效發(fā)展很快，往往僅幾個小時時間，對這些零部件狀態(tài)的實時、 在線監(jiān)測，并提供零部件衰退的早期癥兆的預(yù)警具有非常重要意義。磨粒是零部件磨損狀態(tài)的重要信息元，對其進行監(jiān)測可以了解摩擦表面發(fā)生的磨損狀態(tài)的嚴(yán)重程度及失效形式的重要依據(jù)。目前潤滑系統(tǒng)磨粒監(jiān)測主要采用離線方法(如鐵譜分析、光譜油樣分析、滑油濾磨屑圖像)和在線方法(如電感式傳感器、磁塞傳感器)。 現(xiàn)有的離線方法采用離線取樣，分析周期長，檢測結(jié)果滯后于實際運行狀態(tài)；在線方法將傳感器安裝在油路上，可以實時在線監(jiān)測，這些傳感器能監(jiān)測大于125 μ m鐵磁性金屬顆粒及大于250 μ m非鐵磁性金屬顆粒。最近，靜電感應(yīng)技術(shù)被開發(fā)用于狀態(tài)監(jiān)測，已作為研究零部件摩擦磨損產(chǎn)生的磨粒監(jiān)測的一種重要的在線監(jiān)測方法。油路靜電監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測對象為磨損故障本身產(chǎn)生的磨粒，而不是其二次效應(yīng)，相比于振動監(jiān)測、溫度監(jiān)測等更能對零件衰退早期癥狀(磨損初期產(chǎn)生的大量微細(xì)磨粒)敏感，同時提供實時監(jiān)測信息。例如，一篇中國發(fā)明專利《油液磨粒在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)》(申請?zhí)枮?00810155902. 7，申請日為 2008. 10. 10.
公開日為2009年3月25日)中公開了一種利用靜電傳感器對油液中的磨粒所帶靜電進行測量，并根據(jù)測量結(jié)果對油液中磨粒濃度進行實時在線監(jiān)測的方法及系統(tǒng)。由于其原理是檢測磨粒所攜帶的靜電，因此對磨粒的材料無特殊限制，極大地擴展了應(yīng)用范圍。其監(jiān)測的最小磨粒尺寸達(dá)50 μ m。上述技術(shù)方案中在對靜電傳感器的信號進行去噪處理時，利用了油液背景和油液磨粒靜電信號的頻域特性差別進行去噪處理，基于頻域的去噪方法算法較復(fù)雜，難以完全滿足磨粒監(jiān)測的實時性要求；而且該方案僅簡單采用磨粒濃度作為判斷磨損情況的依據(jù)， 無法準(zhǔn)確而全面地反映磨損情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法、系統(tǒng)，能夠有效去除磨粒靜電信號中的噪聲，且實時性更好。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法，用于對循環(huán)潤滑情況下的磨損情況進行在線監(jiān)測，該方法首先在線提取油液及其中磨粒的靜電信號；然后對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號；根據(jù)油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)對磨損情況進行判斷； 所述在線提取油液及其中磨粒的靜電信號，利用一對按照預(yù)設(shè)間距安裝在循環(huán)潤滑主油路上的相同的靜電傳感器實現(xiàn)；所述對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，具體按照以下方法對兩個靜電傳感器的信號進行差分去噪，具體按照下式
Ut (f) = OLSl (i) - OLS2 (t - tm)，
式中，為差分去噪后得到的信號；為位于循環(huán)潤滑主油路上游的靜電傳感器在t時刻的信號，為位于循環(huán)潤滑主油路下游的靜電傳感器在
P —時刻的信號；其中Ts為兩個靜電傳感器的信號延遲時間，按照以下方法得到
對兩個靜電傳感器的信號進行互相關(guān)運算，求得兩個靜電傳感器上感應(yīng)信號延遲時間 Γ的互相關(guān)函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)最大值所對應(yīng)的延遲時間，即為兩個靜電傳感器的信號延遲
時間^一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測裝置，用于對循環(huán)潤滑情況下的磨損情況進行在線監(jiān)測，該裝置包括一對按照預(yù)設(shè)間距安裝在循環(huán)潤滑主油路上的相同的靜電傳感器，以及與所述兩個靜電傳感器信號連接的信號處理單元；兩個靜電傳感器用于在線提取油液及其中磨粒的靜電信號；信號處理單元對靜電傳感器提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，并根據(jù)油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)對磨損情況進行判斷；所述對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，具體按照以下方法對兩個靜電傳感器的信號進行差分去噪，具體按照下式
權(quán)利要求
1.一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法，用于對循環(huán)潤滑情況下的磨損情況進行在線監(jiān)測，該方法首先在線提取油液及其中磨粒的靜電信號；然后對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號；根據(jù)油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)對磨損情況進行判斷； 其特征在于，所述在線提取油液及其中磨粒的靜電信號，利用一對按照預(yù)設(shè)間距安裝在循環(huán)潤滑主油路上的相同的靜電傳感器實現(xiàn)；所述對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，具體按照以下方法對兩個靜電傳感器的信號進行差分去噪，具體按照下式Ut (f) = QI.S1 (i) - OLS2 (f - tm)，式中，為差分去噪后得到的信號；omfij為位于循環(huán)潤滑主油路上游的靜電傳感器在t時刻的信號，為位于循環(huán)潤滑主油路下游的靜電傳感器在μ-時刻的信號；其中Ts為兩個靜電傳感器的信號延遲時間，按照以下方法得到對兩個靜電傳感器的信號進行互相關(guān)運算，求得兩個靜電傳感器上感應(yīng)信號延遲時間 Γ的互相關(guān)函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)最大值所對應(yīng)的延遲時間，即為兩個靜電傳感器的信號延遲時間τ*。
2.如權(quán)利要求I所述基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法，其特征在于，所述油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)包括以下三種特征參數(shù)中的至少一種均方根值、峭度指標(biāo)、互相關(guān)系數(shù)。
3.一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測裝置，用于對循環(huán)潤滑情況下的磨損情況進行在線監(jiān)測，其特征在于，該裝置包括一對按照預(yù)設(shè)間距安裝在循環(huán)潤滑主油路上的相同的靜電傳感器，以及與所述兩個靜電傳感器信號連接的信號處理單元；兩個靜電傳感器用于在線提取油液及其中磨粒的靜電信號；信號處理單元對靜電傳感器提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，并根據(jù)油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)對磨損情況進行判斷；所述對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號，具體按照以下方法對兩個靜電傳感器的信號進行差分去噪，具體按照下式明二·⑴-omp-ig，式中，Ut( )為差分去噪后得到的信號；OLSl(t)為位于循環(huán)潤滑主油路上游的靜電傳感器在t時刻的信號，OLS2{t-tm)為位于循環(huán)潤滑主油路下游的靜電傳感器在P —fW)時刻的信號；其中Ts為兩個靜電傳感器的信號延遲時間，按照以下方法得到對兩個靜電傳感器的信號進行互相關(guān)運算，求得兩個靜電傳感器上感應(yīng)信號延遲時間 r的互相關(guān)函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)最大值所對應(yīng)的延遲時間，即為兩個靜電傳感器的信號延遲時間&。
4.如權(quán)利要求3所述基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測裝置，其特征在于，所述油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)包括以下三種特征參數(shù)中的至少一種均方根值、峭度指標(biāo)、互相關(guān)系數(shù)。
5.一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測實驗系統(tǒng)，其特征在于，包括萬能摩擦磨損試驗機、便攜式循環(huán)潤滑系統(tǒng)和如權(quán)利要求3或4所述在線磨損監(jiān)測裝置；所述便攜式循環(huán)潤滑系統(tǒng)包括油箱、油泵、進油管、出油管；進油管和出油管的兩端分別與油箱及所述萬能摩擦磨損試驗機的潤滑油箱密封連接，構(gòu)成循環(huán)潤滑主油路；油泵接入所述循環(huán)潤滑主油路; 所述在線磨損監(jiān)測裝置中的兩個靜電傳感器安裝于所述出油管上靠近其與萬能摩擦磨損試驗機的潤滑油箱連接處的位置。
6.如權(quán)利要求5所述基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述進油管和出油管均通過快換式接頭與萬能摩擦磨損試驗機的潤滑油箱密封連接。
7.如權(quán)利要求5所述基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)潤滑主油路中還安裝有可調(diào)節(jié)流閥、溢流閥、流量計及壓力計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測方法，用于對循環(huán)潤滑情況下的磨損情況進行在線監(jiān)測。該方法首先在線提取油液及其中磨粒的靜電信號；然后利用互相關(guān)系數(shù)結(jié)合差分的去噪方法對提取的信號進行去噪處理，得到油液磨粒靜電信號；根據(jù)油液磨粒靜電信號的特征參數(shù)對磨損情況進行判斷。進一步地，所述特征參數(shù)包括以下三種特征參數(shù)中的至少一種均方根值、峭度指標(biāo)、互相關(guān)系數(shù)。本發(fā)明還公開了一種基于靜電感應(yīng)的在線磨損監(jiān)測裝置及試驗系統(tǒng)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠更實時有效地去除信號中的背景噪聲，并提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01N15/06GK102608008SQ20121006468
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者左洪福, 張營, 徐一鳴, 徐君軍, 楊珺, 詹志娟, 陸曉華, 陳志雄 申請人:南京航空航天大學(xué)