电磁微颗粒探测方法技术

本发明专利技术涉及一种新的电磁微颗粒探测方法，所述方法包括：步骤1，将一微小的永磁体置于待测流体附近，所述微小的永磁体提供磁场渗透到所述流体中；步骤2，使所述微小的永磁体与所述待测流体之间产生相对流动或运动；步骤3，测量所述待测流体中微颗粒或异质物质引起的所述待测流体周围的感应磁场的变化；步骤4，通过所述感应磁场变化量确定所述微颗粒或异质物质的特征。本发明专利技术实施例提供的电磁微颗粒探测方法，所用测量仪机构简单；测量精确；测量效率高；能够实现原位、在线测量功能，不要求待测颗粒导磁，适用领域和范围更为广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁微颗粒探测方法，尤其涉及一种基于电磁感应效应探测流体中微颗粒或物质的测量方法。
技术介绍
有效探测流体中微颗粒具有重大的实际应用及经济意义，例如：探测油液中悬浮磨粒。各类机械设备中含有大量摩擦副，工作过程中产生大量的磨粒悬浮于油液中，其中固体颗粒是主要的污染物，80％的部件失效是由磨损导致。润滑油和液压油中磨损污染物具有恒定的浓度并且磨粒尺寸小；发生异常磨损时，磨粒浓度增加；金属颗粒的浓度与尺寸继续增加，直至机器出现故障。因此对油液清洁度监测并能区别磨粒粒度和种类是提高发动机可靠性、维持正常工作和早期预防发动机故障的重要手段，也是进行预防性维修并且保持油液中金属磨粒尺度在容差水平以内的关键。目前，工程上对油液污染度的测量主要采用铁谱分析法、污染重量测定法、显微镜比较法、颗粒计数法等。这些方法中，除颗粒计数法以外，其他几种方法只能对油液污染度等级在一定程度上进行估计，且得到的结果受人为因素影响较大。颗粒计数方法根据测量原理的不同分为：光学检测法、声学检测法、电容检测法和电感检测法。前三种方法不能区分颗粒的属性，而电感检测法受螺线管加工工艺所限，目前实际应用基本上局限于200μm以上磨粒的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种电磁微颗粒探测方法，直接测量由于微颗粒和流体之间电导率的差异所导致的感应磁场的变化量，无疑是一种更直接的方法，所采用的磁传感器通过测量空间磁场的变化来获得微颗粒信息。本专利技术提出的一种电磁微颗粒探测方法包括以下步骤：步骤1，将一微小的永磁体置于待测流体附近，所述微小的永磁体提供磁场渗透到所述流体中；步骤2，使所述微小的永磁体与所述待测流体之间产生相对流动或运动；步骤3，测量所述待测流体中微颗粒或异质物质引起的所述待测流体周围的感应磁场的变化；步骤4，通过所述感应磁场变化量确定所述微颗粒或异质物质的特征。进一步的，所述步骤1之前，所述方法还包括：通过测距传感器测量所述磁传感器与所述待测流体的距离，使所述微小的永磁体与待测流体表面的基准之间的距离保持不变。进一步的，所述步骤1中所述微小的永磁体提供空间分布的磁场，并且渗透到所述待测流体中，为了获得更大的磁场渗透效果，所述微小的永磁体的磁化方向垂直于所述待测流体流动方向。进一步的，所述步骤1中所述微小的永磁体提供空间分布的静磁场，并且渗透到所述待测流体中，所述微小的永磁体与所述待测流体之间不接触，为了获得更大的磁场渗透效果，所述微小的永磁体与所述待测流体之间的距离在保证没有机械接触的条件下尽可能小。进一步的，所述步骤2中固定所述微小的永磁体，使所述待测流体流动。进一步的，所述步骤2中的所述运动中流速为常数。进一步的，所述步骤3中采用磁传感器测量所述感应磁场的变化,当所述的磁场发生变化时，则表明所述待测流体中存在所述微颗粒或异质物质。进一步的，所述步骤3中的所述磁场变化的脉冲数目即为所述微颗粒或异质物质的数目。进一步的，所述步骤3中的所述磁场变化的量越大，则所述微颗粒或异质物质的尺寸越大。本专利技术实施例提出的一种新的电磁微颗粒探测方法，具有以下特点和优点：1、本专利技术方法适用于微颗粒电导率高于待测的流体，在测量过程中，流体中由于高电导率微颗粒的存在而使涡电流发生变化，进而涡电流的感应磁场产生相应的变化量；本方法直接测量待测流体中空间磁场的变化量来获得微颗粒特征信息；并且可以通过多维磁场传感器测量磁场分量的变化量来获得微颗粒的形状，尺寸信息。2、本专利技术中采用微小的永磁体代替线圈产生磁场，因此在设计中可以将测量仪设计的很小，而且可以根据实际情况设计不同形状；并且由微小的永磁体作为磁场源产生的磁场，比采用线圈作为磁场源稳定，而且产生的磁场更高，进而有利于测量信号的获得。3、本专利技术方法被测流体与测量仪器不直接接触，是一种无损检测方法，只需测得相应的空间感应磁场的变化量，因此测量过程方便简单；4、根据本专利技术方法设计探测器，有灵敏度高，体积小，易于实现自动化和小型化，可以应用到更多的领域和环境中。附图说明图1为本专利技术电磁微颗粒探测方法进行测量的实施例的示意图；图2为本专利技术电磁微颗粒探测方法的流程图；图3a为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之一；图3b为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之二；图3c为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之三；图3d为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之四。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术电磁微颗粒探测方法提出了一种新型的方法，能够真正实现对流体中微颗粒的检测，例如：油液颗粒污染度的在线精确测量，避免工作元件的突发性故障，减少费时费力的停机检修，从而具有广阔的应用前景。图1为本专利技术电磁微颗粒探测方法进行测量的实施例的示意图，如图所示，包括形成射流的流体或固定通道中流动的流体1，置于待测流体1表面的微小的永磁体2，以及与所述微小的永磁体保持一定位置的磁传感器3，待测流体中的微颗粒或异质物质4。图2为本专利技术电磁微颗粒探测方法的流程图，如图所示，具体包括如下步骤：步骤101，将磁场方向垂直于流体流动方向的微小的永磁体2置于待测流体的相应位置，间距为d；将磁传感器3设置在与微小的永磁体2一条直线上，与待测流体1的距离为L；步骤102，控制待测流体1流动状态形成射流或使流体在通道中流动，采用相应方法控制射流或通道中流体速度，即使流体1与微小的永磁体2产生相对运动并控制流体1与微小的永磁体2的相对速度；步骤103，磁传感器3与数据采集装置相接，由于流动状态的流体与微小的永磁体之间产生相对运动，通过磁传感器3测得测量区域流体空间磁场变化的脉冲曲线；待测流体中的微颗粒1将会使测量区域感应磁场发生变化，该感应磁场变化量使用磁传感器3进行测量。具体的：所述空间磁场的变化的脉冲信号个数为微颗粒的数目；根据对所述空间磁场的变化量进行分析，可获得微颗粒的尺寸即形状信息,即通过本方法可以实现流体中第二相的原位、在线、定量、连续监测；该专利技术的基本原理是洛伦兹力微颗粒探测法，洛伦兹力微颗粒探测法中永磁体与待测试样存在相对运动并在待测试样中引入涡电流，涡电流与永磁体磁场相互作用产生洛伦兹力，而洛伦兹力的反作用力作用在永磁体上并可测量获得，缺陷的存在导致涡电流变化，进而引起洛伦兹力发生改变，最终反映在力学传感器测量到的反作用力发生改变，因此通过对反作用力变化量的分析可获得微颗粒缺陷特征尺寸。洛伦兹力微颗粒探测法关键点也是其难点是微小力的测量。本方法基于洛伦兹力微颗粒探测法中利用微小的永磁体提供磁场，并渗入待测流体中,不同之处在于本方法避免了微小力探测的难点，转而采用磁场传感器直接测量由于微颗粒存在引起的感应的磁场变化。基本原理如下：图3a为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之一，如图所示微小的永磁体提供的磁场渗透到流体中,流体以射流形式存在，可以有也可以没有壁面。当流体与微小的永磁体之间产生相对运动时(速度为)，会在流体中感应涡电流，但本文中相对于微颗粒的电导率，流体电导率较低，因此在流体中感应的涡电流较弱或为零，但是当流体中存在导电率较高的微颗粒时，图3b为本专利技术电磁微颗粒探测方法的测量原理示意图之二，如图所示；由于微颗粒的电导率较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁微颗粒探测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将一微小的永磁体置于待测流体附近，所述微小的永磁体提供磁场渗透到所述流体中；步骤2，使所述微小的永磁体与所述待测流体之间产生相对流动或运动；步骤3，测量所述待测流体中微颗粒或异质物质引起的所述待测流体周围的感应磁场的变化；步骤4，通过所述感应磁场变化量确定所述微颗粒或异质物质的特征。

【技术特征摘要】
1.一种电磁微颗粒探测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将一微小的永磁体置于待测流体附近，所述微小的永磁体提供磁场渗透到所述流体中；步骤2，使所述微小的永磁体与所述待测流体之间产生相对流动或运动；步骤3，测量所述待测流体中微颗粒或异质物质引起的所述待测流体周围的感应磁场的变化；步骤4，通过所述感应磁场变化量确定所述微颗粒或异质物质的特征。2.根据权利要求1所述的电磁微颗粒探测方法，其特征在于，所述步骤1之前，所述方法还包括：通过测距传感器测量所述磁传感器与所述待测流体的距离，使所述微小的永磁体与待测流体表面的基准之间的距离保持不变。3.根据权利要求1所述的电磁微颗粒探测方法，其特征在于，所述步骤1中所述微小的永磁体提供空间分布的磁场，并且渗透到所述待测流体中，为了获得更大的磁场渗透效果，所述微小的永磁体的磁化方向垂直于所述待测流体流动方向。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：代尚军，王晓东，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11