基于介电常数测量的新型在线油液监测传感器.pdf

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1、102传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第4期基于介电常数测量的新型在线油液监测传感器肖建伟，杨定新，胡政，杨拥民(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073)摘要：介绍了一种基于介电常数测量的油液在线监测电容传感器，设计了微小电容检测的软硬件系统，并以此为基础开发了油液在线监测实验系统。对不同铁粉含量润滑油进行的检测实验表明：该传感器可以有效区分不同铁粉含量的润滑油液。进一步实验研究了温度、滑油压力对传感器特性的影响规律，结果表明：温度、压力与传感器

2、电容值之间近似呈线性关系，即温度、压力对润滑油介电常数的影响近似呈线性关系，通过最小二乘拟合得到了传感器电容值随温度、压力的变化曲线，可为基于介电常数的在线油液监测提供参考。关键词：电容传感器；润滑油；介电常数；温度；压力中图分类号：TM930．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)04-0102-03A^newCaDaCl●tJanCesensor1■’0r0m■l●ne0l●●l—m0nl●tJ0rl●ng1DaSen'I0nc1Il●e■IeCt■rl●CC0nSt■ant■meaSUrement■XIAOJian—

3、wei，YANGDing—xin，HUZheng，YANGYong—min(CollegeofMechatronicsEngineering&Automation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：AcapacitivesensorforonlineoilmonitoringbasedondielectricconstantiSintrodueed．Thehardwareandsoftwal~systemsisdesignedtodetec

4、tsmallcapacitance．Onthebasisofthis，onlineoilmonitoringexperimentalsystemiSdeveloped．Thedetectionexperimentonlubricantswithdifierentirancontentshowsthatthesensorcanefectivelydistinguishthem．Experimentalstudyonthelawofthetemperatureandoilpressureaffectonsensorcharacteristics

5、showsthatitisapproximatetolinearrelationshipbetweentemperature，pressureandcapacitance，thatistosay，temperatureandpressureaffectondielectricconstantoflubricantsisapproximatelylinear．Thecurvesofcapacitancechangewithtemperatureandpressureisachievedbyleast·squaresfitting，whichc

6、anprovideareferenceforoilonlinemonitoringbasedondielectricconstant．Keywords：capacitancesensor；lubricants；dielectricconstant；temperature；pressure0引言传感器与监测系统，通过检测不同工况条件下电容的变化润滑油老化或被污染，油液中的极性分子和颗粒物含来研究传感器温度压力特性，为基于介电常数油液监测提量发生变化，油液的介电常数也随之改变⋯，介电常数是供参考。一个反映油液老化、被污染以及设备磨损状况的综合参

7、数，1传感器原理与设计圆柱筒式电容传感器由2个共轴柱面组成，如图1所用介电常数来评价润滑油衰变程度是可行的。介电常示。其中，实心内极柱作为电容器的一极，外极筒作为电容数法油液监测技术就是通过监测油路中的在用润滑剂(或器的另一极。设内极柱半径为a，外极筒半径为b，长度为工作介质)的介电常数变化，评价油液的污染程度，获得磨，当L>6一。时，两端的边缘效应可以忽略。损故障等信息，确定换油或维修时机。介电常数法在线油根据电磁学的相关理论，图1所示电容器的电容值为液监测系统可以在不停机、不解体的情况下进行。在相关G：￡，(1)利用介电常数监测油液污染

8、度研究的文献中，提到了温度、lnⅡ压力对介电常数的影响[4-6]，但未见有实验研究，也未有相关的实验数据参考。以油液为电介质，设计一种新型电容式中为真空中的介电常数，且：-8·8