基于小尺度ECT传感器的滑油在线监测研究.pdf

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1、2015钜仪表技术与20l5第11期InstrumentTechniqueNo．I1基于小尺度ECT传感器的滑油在线监测研究徐大露，薛倩，马敏，叶龚兵，由伟(中国民航大学航空自动化学院。天津300300)摘要：针对国内航空发动机滑油在线监测技术落后的现状，对小尺度电容层析成像(ECT)传感器设计进行了研究。利用有限元分析软件Comsol和Matlab，对ECT传感器阵列电极的几何参数进行了优化，并通过静态和动态试验验证ECT应用于滑油在线监测的可行性。实验结果表明，该方法能够有效分辨物场中的不同介质，实时反映滑油介电常数的变化，利用小尺度ECT传感器可为在线滑油监测

2、提供一种新型检测手段。关键词：在线监测；电容层析成像技术；有限元分析；传感器中图分类号：TP207文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)11—0034—04ResearchonOnlineLubricationOilMonitoringBasedonSmallScaleECTSensorXUDa—lu，XUEQian，MAMin，YEGong—bing，YOUWei(CollegeofAeronauticalAutomation，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：A

3、imingatthebackwardstatusofdomesticonlinelubricationoilmonitoringtechnologyforaeroengine，thedesignofsmallscaleelectricalcapacitancetomography(ECT)sensorwasstudied．UsingfiniteelementanalysissoftwareComsolandMat—lab，thegeometricalparametersofsensorwereoptimized，thereafter，bothstaticanddyn

4、amicexperimentswerecarriedouttotestthefeasibilityofECTappliedtoonlineoilmonitoring．Experimentalresultsshowthatthemethodcaneffectivelydistinguishobjectsofdifferentmedium．andreflectthepermittivitychangesofthelubricationoilinrealtime．thussmallscaleECTsensormaypro—videanoveldetectionmethod

5、foron—lineoilmonitoring．Keywords：onlinemonitoring；ECT；finiteelementanalysis；sensor0引言1传感器设计油液状态监测的目的就是实现对油品劣化、污染和机械磨1．1传感器结构损的早期发现与预警。在线监测⋯分析可实时监测且无需取ECT系统利用阵列电极传感器将敏感空间内两相／多相流样，直接对油管中的油液进行分析。在线磨粒监测中的关键就体的分布转化为各电极对之间的电容值，因此，传感器的结构是磨粒特征的采集，而完成磨粒信息采集需要传感器。根据收与尺寸设计就十分重要。考虑到空间限制和电容量范围，设计EC

6、T传感器的电极数量为8个，为了不影响润滑油流型与传感集磨粒的方法和传感器原理的不同，在线磨粒监测传感器一器的安装灵活性，将电极安置在管道外壁。。电极材料采用柔般可分为：电磁型、导电型、光电型和超声波型。我国在滑油在性印刷电路板(FlexiblePrintedcircuit，FPC)tol，ECT电极分成线监测研究方面相对落后，监测的原理单一，方法也十分有限，2部分，各含4个电极。8电极ECT系统激励测量过程如下：首能实现油液在线监测的传感器的种类少，应用较少。先选择电极1作为激励电极，电极2，3，4，⋯，8作为测量电极，电容层析成像技术(ElectricalCapa

7、citanceTomography，测量7组电容值。下一次以电极2为激励电极，3，4，⋯，8为测ECT)利用阵列电极获取物场边界的电容值，由边界测量值重建量电极，依此类推，由互易定理，共测得28个独立电容值。单物场的介电常数分布，从而构造出管道截面各相介质的分布图侧ECT电极如图1(a)所示，ECT电极横截面示意图如图1像。因其时间分辨率较高(>1O00~~／s)，在多相流测量中(b)所示。获得了广泛应用。航空发动机在工作过程中，滑油会因混入金1．2电极优化属磨粒等杂质发生劣化，劣化后油液介电常数发生变化，因此，1．2．1优化指标理论上可利用ECT技术实现在线滑