电容式滑油磨粒在线监测数据采集系统研究

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1、硕士学位论文电容式滑油磨粒在线监测数据采集系统研究研究生姓名：徐斌导师姓名：何永勃副教授2016年5月3日分类号：TP212密级：公开UDC：681.5学号：1302049中国民航大学硕士学位论文电容式滑油磨粒在线监测数据采集系统研究研究生姓名：徐斌导师姓名：何永勃副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：控制科学与工程所在院系：电子信息与自动化学院论文答辩日期：2016年5月2日2016年5月3日ResearchonDataAcquisitionSystemofCapacitanceTypeLubricatingOilDebrisOnlineMoni

2、toringADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXUBinSupervisedbyProf.HEYong-boCollegeofElectronicInformationAndAutomationCivilAviationUniversityofChinaMay2016摘要飞机发动机内部的异常摩擦磨损是造成飞机运行故障的一个重要原因，其所产生的磨粒携带大量的设备磨损信息。磨粒进入滑油系统中，改变了

3、滑油系统的理化性质（包括介电常数），因此可通过对滑油系统的监测来判断设备运行的状态信息。现有的滑油磨粒监测方法有的效率低下或不灵敏，有的对实验人员提出较高要求。为此，本文提出了一种基于交流电桥电容测量电路的滑油磨粒数据采集系统。文中首先介绍了系统的工作原理，列举了一些常见的微弱电容测量电路，并分析了各自的优缺点。通过分析比较，最终选择交流电桥电容测量电路作为本系统的设计方案。继而介绍了电容传感器的工作原理，提出一种弧状极板式的电容传感器，通过ANSYS软件对该传感器进行建模和仿真分析，得到传感器的电容变化量在fF量级，且与磨粒所处位置成近似正弦规律变化

4、。然后设计并制作了滑油磨粒数据采集系统的硬件电路，主要包括信号发生模块、交流电桥电容检测模块、差分放大模块、相敏解调模块以及低通滤波模块等，并结合抗干扰相关理论，分析了硬件电路中可能存在的干扰问题，并给出了几点解决措施。最后就是系统控制与数据采集的设计流程，通过搭建实验平台和软件程序的编写，对所设计的滑油磨粒数据采集系统进行测试与实验性能分析。实验结果表明，信号发生电路的幅值和频率均比较稳定，系统的输出电压与滑油磨粒尺寸有较好的对应关系。将实验数据运用MATLAB软件拟合后，得到平均测量精度近似为138.14uV/um。说明了磨粒特性和滑油理化性质的变

5、化以及发动机的磨损故障之间确实存在相关性，可通过对滑油系统的监测来判断设备运行的状态信息。关键词：磨粒；数据采集；传感器；ANSYS；滑油IAbstractTheabnormalfrictionandwearoftheengineinsideisasignificantcauseofaircraftoperationfault,thedebrisitproducedwillcarryalargeamountofequipmentwearinformation.Thedebrisinthelubricatingoilsystemwillchangeits

6、physicalandchemicalproperties(includingdielectricconstant),theequipmentrunningstatusinformationcouldbedeterminedbymonitoringlubricateoilsystem.Someofexistingoildebrismonitoringmethodsareinefficientornotsensitiveenough,andsomemakehighdemandsonexperimentalperson.Soadataacquisition

7、systemofoildebrisbasedonACbridgecapacitancemeasurementcircuitisproposedinthispaper.Thispaperfirstlyintroducestheworkprincipleofthesystem,thenlistssomecommonsmallcapacitancemeasurementcircuitandanalysestheiradvantagesanddisadvantages.ACbridgecapacitancemeasurementcircuitwasselect

8、edasthedesignschemeofthesystemthroughanalysesan