專利名稱：一種用于檢測油液中金屬碎屑的微電感傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是微傳感器，具體為一種用于檢測油液中懸浮金屬碎屑，能夠檢測金屬碎 屑的尺寸，并能夠區(qū)分鐵磁性金屬碎屑和非鐵磁性金屬碎屑，根據(jù)油液中金屬碎屑的尺寸 判斷設(shè)備磨損狀態(tài)，根據(jù)碎屑的鐵磁性和非鐵磁性的屬性初步診斷其磨損部位，為使用潤 滑油的機(jī)械裝備故障診斷提供一種在線監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
目前油液中金屬磨損碎屑的檢測是油液監(jiān)控的重要內(nèi)容，是預(yù)報(bào)機(jī)械裝備磨損失 效和故障診斷的一個(gè)主要方法。但是，目前在工程使用中，主要采用離線技術(shù)對油的性能、 狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，現(xiàn)場采集的油樣送到實(shí)驗(yàn)室或監(jiān)測中心后進(jìn)行金屬碎屑含量測定。這種離 線分析方法具有成本高，操作復(fù)雜，測量樣本點(diǎn)有限的不足等缺點(diǎn)，不能夠及時(shí)診斷裝備的 磨損狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于能夠在線檢測潤滑油中尺寸約為20-120um之間的金屬碎屑、 給出檢測尺寸及其變化趨勢、區(qū)分其鐵磁性金屬和非鐵磁性金屬，在裝備進(jìn)入失效磨損前 期，能夠給出預(yù)報(bào)，以便采取維修或維護(hù)措施，減少事故的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。一種用于檢測油液中金屬碎屑的微電感傳感器，包括三通管接頭1、安裝在三通管 接頭1上的活塞3、安裝在活塞3上的PCB板13和粘貼在PCB板13上的微線圈12組成，所 述活塞3通過活塞螺紋5和活塞安裝接頭螺紋6安裝在三通管接頭1上的活塞安裝在三通 管接頭1上的接頭2上；所述的微線圈12采用MEMS工藝制作在微線圈基板11上，微線圈 基板11安裝在PCB板13上，PCB板13安裝在活塞3上；所述微線圈12通過微線圈端子一 14及鍵合在微線圈端子一 14上的鍵合引線一 15與轉(zhuǎn)接焊盤一 16相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)接焊盤一 16制作在PCB板13上，轉(zhuǎn)接焊盤一 16與焊接導(dǎo) 線一 8的一端焊接在一起，焊接導(dǎo)線一 8的另一端與插線端子一 10相連接；所述微線圈12通過微線圈端子二 17及鍵合在微線圈端子二 17上的鍵合引線二 18與轉(zhuǎn)接焊盤二 19相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)接焊盤二 19制作在PCB板13上，轉(zhuǎn)接焊盤二 19與焊接導(dǎo)線 二 9的一端焊接在一起，焊接導(dǎo)線二 9的另一端與插線端子二 21相連接；所述的插線端子一 10和插線端子二 21安裝在活塞3的中心孔里，絕緣膠22將活 塞3的中心孔填平；插線端子一 10及插線端子二 21分別與LCR數(shù)字測量儀相連，LCR數(shù)字測量儀與 上位計(jì)算機(jī)相連。所述活塞3通過活塞螺紋5和活塞安裝接頭螺紋6安裝在三通管接頭1上的的接 頭2上，密封圈4安裝在活塞3和三通管接頭1的活塞安裝接頭之間。本發(fā)明在使用時(shí)，將三通管接頭1通過主管路接頭螺紋7安裝在被測潤滑循環(huán)管路中。插線端子一 10及插線端子二 21分別與LCR數(shù)字測量儀相連，LCR數(shù)字測量儀的測 量數(shù)據(jù)傳給上位計(jì)算機(jī)。測量時(shí)，LCR數(shù)字測量儀對微線圈12接通交變電流，當(dāng)非鐵磁性 金屬碎屑隨潤滑油流過微線圈12附近時(shí)，微線圈12周圍的交變磁場會在金屬碎屑中產(chǎn)生 渦流，該渦流阻止磁場的變化，因而導(dǎo)致微線圈12的電感值降低；而當(dāng)鐵磁性金屬碎屑經(jīng) 過時(shí)，由于其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于1，使磁場得到極大增強(qiáng)，渦流效應(yīng)引起的電感變化相對較小，因 此測得微線圈12的電感增大。微線圈12電感值變化的大小用以判斷金屬碎屑的尺寸和是 否是鐵磁性材料。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是1能夠?qū)崿F(xiàn)油液中金屬碎屑的在線檢測，測量及時(shí)；2采用 微線圈測量，能夠測量尺寸較小的金屬碎屑，如直徑約為20um-120um，在裝備的磨損失效前 期給出預(yù)報(bào)，以便采取維修和保養(yǎng)措施；3能夠判斷金屬碎屑的鐵磁性或非鐵磁性，為判斷 磨損部位是軸承還是齒輪等提供較多的診斷信息；4能夠?qū)崿F(xiàn)對對油液的陣列式測量，增 大測量油樣的數(shù)量。


圖1 本發(fā)明結(jié)構(gòu)的右下方視圖；圖2 本發(fā)明結(jié)構(gòu)的右上方視圖；圖3 本發(fā)明活塞部分的局部放大圖。圖中1、三通管接頭；2、活塞安裝接頭；3、活塞；4、密封圈；5、活塞螺紋；6、活塞 安裝接頭螺紋；7、主管路接頭螺紋；8、焊接導(dǎo)線一 ；9、焊接導(dǎo)線二 ；10、插線端子一 ；11、微 線圈基板；12、微線圈；13、PCB板；14、微線圈端子一 ；15、鍵合引線一 ；16、轉(zhuǎn)接焊盤一 ；17、 微線圈端子二 ；18、鍵合引線二 ；19、轉(zhuǎn)接焊盤二 ；20、絕緣層；21、插線端子二 ；22、絕緣膠
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1 3對本發(fā)明作進(jìn)一步說明本實(shí)施例均采用常規(guī)機(jī)加工、MEMS工藝和PCB印制工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝。本發(fā)明由三通管接頭1、活塞3、微線圈12和PCB板組成。如圖1所示本實(shí)施例的三通管接頭1可由不導(dǎo)磁不銹鋼材料但不限于不銹鋼，其 他不導(dǎo)磁材料如硬鋁合金、高強(qiáng)度尼龍等制作，在三通管接頭1上與主管路成直角的接頭 加工成活塞安裝接頭2，并在活塞安裝接頭內(nèi)孔經(jīng)機(jī)械加工出活塞安裝接頭螺紋，在活塞安 裝接頭2的外端加工出一個(gè)凹槽用于安裝密封圈4。三通管接頭1的主管路的兩端加工出 主管路接頭螺紋7。如圖2所示本實(shí)施例的活塞3可由不導(dǎo)磁不銹鋼材料但不限于不銹鋼，其他不導(dǎo) 磁材料如硬鋁合金、高強(qiáng)度尼龍等制作。在活塞3的中心可以采用鉆削加工出中心孔，用于 安裝10插線端子一和21插線端子二，然后用不溶于油的絕緣膠22將10插線端子一和21
插線端子二與活塞3固定在一起。如圖3所示本實(shí)施例的微線圈12可以采用MEMS工藝，以濺射或電鑄的方法制作 在微線圈基板11上。微線圈可以選用銅、鋁、金和銀等材料，微線圈基板11可選用陶瓷片、 硅片或玻璃片等做基板，微線圈可以是單層線圈，也可以是多層。微線圈12的微線圈端子 一 14和微線圈端子二 17與微線圈一起制作。微線圈上的絕緣層20可以由聚酰亞胺涂布而成。在完成微線圈12的制作后，微線圈基板11可以采用劃片機(jī)分割成需要的小塊形狀。如圖3所示本實(shí)施例的PCB板13可以采用PCB電路板印制工藝制作，在PCB板13 上印制出轉(zhuǎn)接焊盤一 16和轉(zhuǎn)接焊盤二 19。如圖3所示本實(shí)施例的微線圈基板11可以采用膠與PCB板13粘接在一起，微線 圈端子一 14與轉(zhuǎn)接焊盤一 16可以采用導(dǎo)線鍵合的方式連接起來，微線圈端子二 17與轉(zhuǎn)接 焊盤二 19可以采用導(dǎo)線鍵合的方式連接起來，這里可以采用超聲鍵合或熱熔性鍵合。如圖3所示本實(shí)施例的PCB板13可以采用膠粘接或螺釘緊固的方法安裝在活塞3 上，轉(zhuǎn)接焊盤16通過焊接導(dǎo)線一 8與插線端子一 10相連接導(dǎo)通，轉(zhuǎn)接焊盤二 19通過焊接 導(dǎo)線二 9與插線端子二 21相連接導(dǎo)通。采用液體聚酰亞胺或其他不溶于油的膠涂布在微 線圈基板11、PCB板13、焊接導(dǎo)線一 8和焊接導(dǎo)線二 9的表面。如圖1所示本實(shí)施例的活塞3和密封圈4安裝在三通管接頭1的活塞安裝接頭2 上。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測油液中金屬碎屑的微電感傳感器，包括三通管接頭(1)、安裝在三通 管接頭(1)上的活塞(3)、安裝在活塞C3)上的PCB板(1 和粘貼在PCB板(1 上的微線 圈(12)組，其特征在于所述活塞(3)通過活塞螺紋(5)和活塞安裝接頭螺紋(6)安裝在 三通管接頭(1)上的活塞安裝在三通管接頭(1)上的接頭( 上；所述的微線圈(1 采用 MEMS工藝制作在微線圈基板(11)上，微線圈基板(11)安裝在PCB板(13)上，PCB板(13) 安裝在活塞(3)上；所述微線圈(12)通過微線圈端子一(14)及鍵合在微線圈端子一(14)上的鍵合引線 一 (15)與轉(zhuǎn)接焊盤一(16)相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)接焊盤一(16)制作在PCB板(1 上，轉(zhuǎn)接焊盤一 (16)與焊接導(dǎo)線一(8)的一端焊接在一起，焊接導(dǎo)線一(8)的另一端與插線端子一(10)相 連接；所述微線圈(12)通過微線圈端子二(17)及鍵合在微線圈端子二(17)上的鍵合引線 二(18)與轉(zhuǎn)接焊盤二(19)相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)接焊盤二(19)制作在PCB板(1 上，轉(zhuǎn)接焊盤二 (19)與焊接導(dǎo)線二(9)的一端焊接在一起，焊接導(dǎo)線二(9)的另一端與插線端子二 相 連接；所述的插線端子一(10)和插線端子二 安裝在活塞(3)的中心孔里，絕緣膠02) 將活塞(3)的中心孔填平；插線端子一(10)及插線端子二 分別與LCR數(shù)字測量儀相連，LCR數(shù)字測量儀與 上位計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測油液中金屬碎屑的微電感傳感器，其特征在 于所述活塞( 通過活塞螺紋( 和活塞安裝接頭螺紋(6)安裝在三通管接頭(1)上的 的接頭( 上，密封圈(4)安裝在活塞( 和三通管接頭(1)的活塞安裝接頭之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于檢測油液中金屬碎屑的微電感傳感器，屬于傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，包括三通管接頭、活塞、微線圈、PCB板、焊接導(dǎo)線、鍵合引線及絕緣層組成。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1)能夠?qū)崿F(xiàn)油液中金屬碎屑的在線檢測；2)采用微線圈測量，能夠測量尺寸較小的金屬碎屑，如直徑約為20um-120um，在裝備的磨損失效前期給出預(yù)報(bào)，以便采取維修和保養(yǎng)措施；3)能夠判斷金屬碎屑的鐵磁性或非鐵磁性，為判斷磨損部位是軸承還是齒輪等提供較多的診斷信息；4)能夠?qū)崿F(xiàn)對油液的陣列式測量，增大測量油樣的數(shù)量。
文檔編號G01N27/72GK102147230SQ201110048818
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者劉本東, 朱曉良, 李德勝 申請人:北京工業(yè)大學(xué)