自閉式油液粘度在線檢測傳感器及其方法
【專利摘要】本申請公開了一種自閉式油液粘度在線檢測傳感器及其方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，采用壓電晶體換能器激勵音叉諧振器處于諧振工作狀態(tài)，并檢測音叉諧振器的諧振頻率與油液粘度的關系，從而實現(xiàn)對油液粘度的在線檢測。采用溫度傳感器實現(xiàn)對材料楊氏模量隨溫度變化的溫度補償，提高傳感器的檢測精度。采用自閉閥結(jié)構設計，可以實現(xiàn)設備在工作情況下進行傳感器核心器件的快速插拔。傳感器插入油箱或者管路時采用法蘭盤來鎖緊，這樣，可以根據(jù)油液的流動方向與通過旋轉(zhuǎn)法蘭盤來調(diào)節(jié)音叉諧振器的叉指方向，從而降低油液流動對叉指的沖擊，提高傳感器的抗干擾能力，實現(xiàn)對流動油液粘度的在線檢測。
【專利說明】自閉式油液粘度在線檢測傳感器及其方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及油液粘度在線檢測技術，尤其設及具有自閉閥結(jié)構的油液粘度在線檢 測傳感器。

【背景技術】
[0002] 潤滑油受到外力作用發(fā)生相對移動時，潤滑油分子之間會產(chǎn)生阻礙運動的阻力， 該種內(nèi)摩擦力被稱為粘度，它是潤滑油最重要的性能指標之一，粘度較大的潤滑油流動性 較差，但油膜強度大，承荷的能力較強，粘度較小的潤滑油流動性較好，容易流到間隙小的 摩擦面之間保證潤滑效果，而且消耗在克服摩擦阻力的功率也較少，但在較大負荷下潤滑 油膜會變薄W致破壞，使摩擦表面產(chǎn)生磨損。因此粘度是各種機械設備選擇潤滑油的一個 主要依據(jù)，且粘度測量目前已廣泛應用于航空、航天、艦船及工業(yè)部口等。
[0003] 粘度檢測目前國內(nèi)外用的比較多的有細管粘度計、落體粘度計、旋轉(zhuǎn)粘度計等。
[0004] 1、細管粘度計
[0005] 細管粘度計是按哈根?泊肅葉定律設計的檢測工具。其工作原理是；當被測液體 從過程中分流，使之流經(jīng)半徑為r、長度為1的細管，保持其流量q為一定，按哈根?泊肅葉 定律，細管兩端壓差AP和流體粘度系數(shù)n之間的關系如下：

【權利要求】
1. 一種自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其包括壓電晶體換能器（13)、以及與壓電晶 體換能器（13)固定在一起的音叉諧振器（15)，用于在音叉諧振器（15)浸入油液時，采用壓 電晶體換能器（13)激勵與音叉諧振器（15)產(chǎn)生諧振，并根據(jù)音叉諧振器（15)的諧振頻率 計算油液的粘度， 其中，所述自閉式油液粘度在線檢測傳感器具有容納音叉諧振器（15)的自閉閥結(jié)構， 其包括自閉閥末端模塊（9)和自閉閥前端模塊（11)， 在檢測過程中，自閉閥末端模塊（9)與自閉閥前端模塊（11)鎖緊固定， 其中，所述自閉閥前端模塊（11)上有用來使油液浸沒音叉諧振器（15)的通油孔（22)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其中，自閉閥前端模塊 (11)包括帶O型密封圈（17)的自閉閥塊（18)、彈簧（19)、端蓋（20)，自閉閥末端模塊（9) 呈U字型，位于自閉閥塊（18)上部，自閉閥末端模塊（9)的下部抵接自閉閥塊（18)， 其中，彈簧（19)的一端固定在端蓋（20)上，另一端抵接自閉閥塊（18)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其中，壓電晶體換能器 (13)通過絕緣硬膠粘接于音叉諧振器（15)的底部圓盤上，音叉諧振器（15)通過螺紋連接 方式穿過自閉閥末端模塊（9)浸入油液中，基座（8)與自閉閥末端模塊（9)之間采用螺紋 連接方式連接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，還包括接插件（1)、固定座 (2)、外殼（3)、電路板（4)、螺釘（5)、電路板支撐架（6)， 其中，采用激光焊接方法將接插件（1)經(jīng)由固定座（2)裝配于外殼（3)上，通過螺釘 (5)將電路板（4)裝配在電路板支撐架（6)上，電路板支撐架（6)帶有引線孔，電路板支撐 架（6)通過螺紋連接的方式安裝在基座（8)上。
5. 根據(jù)權利要求2所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其中，在非檢測期間，所述 自閉閥結(jié)構處于閉合狀態(tài)，彈簧（19)通過彈性力向上推動自閉閥塊（18)以及O型密封圈 (17)，實現(xiàn)對油液的密封， 在檢測過程中，所述自閉閥結(jié)構處于開環(huán)狀態(tài)，自閉閥末端模塊（9)在外力的作用下 向下推動自閉閥塊（18)，油液通過一側(cè)的通油孔（22)浸沒音叉諧振器（15)，并從另一側(cè)的 通油孔（22)流出，通過O型密封圈（10)進行油液密封，此時鉚釘（21)沿著卡槽（24)的彎 曲導軌卡進行滑動，并在彈簧（19)的向上的反作用力的作用下，卡在卡槽（24)上，使自閉 閥末端模塊（9)與自閉閥前端模塊（11)鎖緊固定。
6. 根據(jù)權利要求1所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，還包括溫度傳感器（14)， 其中，自閉閥末端模塊（9)的圓形端面處開有圓柱形通孔，溫度傳感器（14)的末端插 入圓柱形通孔內(nèi)，并采用激光焊接進行密封與固定，用于油液溫度的檢測，以便進行溫度補 償。
7. 根據(jù)權利要求2所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，還包括傳感器法蘭盤 (23)，其集成在自閉閥前端模塊（11)上，傳感器法蘭盤（23)為帶有多個螺釘安裝孔的方形 法蘭盤， 傳感器法蘭盤（23)與容納油液的油箱或者管路上的帶有多個螺釘安裝孔的固定法蘭 盤連接，采用螺釘將傳感器法蘭盤（23)與油箱或者管路上的固定法蘭盤鎖緊，并采用O型 密封圈（12)對傳感器法蘭盤（23)與固定法蘭盤之間的間隙進行密封。
8. 根據(jù)權利要求1所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其中，所述壓電晶體換能 器（13)采用PZT壓電陶瓷作為壓電材料，利用壓電材料的逆壓電效應來驅(qū)動音叉諧振器振 動、并檢測音叉諧振器的諧振特性， 其中，壓電晶體換能器（13)表面有三個電極及對應引線，所述三個電極分別是正壓電 效應檢測電極、逆壓電效應激勵電極、以及接地電極。
9. 根據(jù)權利要求7所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器，其中，音叉諧振器（15)的 叉指的側(cè)面平面與油液的流向平行，且叉指的中軸線與油液的流向垂直。
10. -種采用根據(jù)權利要求1至9中的一個所述的自閉式油液粘度在線檢測傳感器進 行在線實時檢測油液粘度的方法，包括以下步驟： 通過交變電壓，激勵壓電晶體換能器（13)振動，帶動激勵音叉諧振器（15)振動，通過 自激勵振蕩電路使得音叉諧振器始終工作在諧振點處； 測量音叉諧振器（15)在不同粘度下的諧振頻率值； 根據(jù)以下公式，計算出油液粘度值：
其中，f〇為音叉諧振器（15)在空氣中的諧振頻率值，為音叉諧振器（15)在油液中的 諧振頻率值，w、t分別為音叉諧振器（15)的叉指寬度以及厚度，Pm為音叉諧振器（15)材 料的密度，P1為油液的密度，《i為音叉諧振器（15)在油液中的角頻率，n為油液的粘度 值。
【文檔編號】G01N11/16GK104502235SQ201410778292
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
【發(fā)明者】陳國煒, 劉帥, 王燕山, 佘婷, 張梅菊, 劉德峰 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京長城航空測控技術研究所, 中航高科智能測控有限公司, 北京瑞賽長城航空測控技術有限公司