哈尔滨工业大学专业学位硕士论文
摘要
随着社会的高速发展，机械设备的需求越来越大，机械设备在超负荷工作运
转下，会导致机械设备疲劳，产生检测故障、降低可靠性。机械设备磨损是引起
机械设备出现故障的最主要原因，可以根据机械设备的磨损程度判断机械设备是
否处于安全的工作状态。
近年来，油液磨粒检测技术在判断机械设备磨损领域中取得了大量的进展，
国外基于三线圈检测结构的电感式检测系统已经有成熟的产品如MCS1000、
MetalScan等等，均应用于不同领域的工业检测。国内基于三线圈检测结构的电感
式检测系统还没有成熟的产品应用于市场，为此本课题采用电感式的油液磨粒检
测技术，设计了三线圈式磨粒检测系统，主要研究内容如下：
首先，总结了多种不同检测原理的油液磨粒检测技术的发展及研究现状，分
析了不同油液磨粒检测技术的优缺点，最终采用电感式油液磨粒检测技术来作为
研究基础。概括了三种基于电感式检测技术的检测结构，分析了三种检测结构的
检测精度，决定采用三线圈式磨粒检测结构。
其次，介绍了三线圈式磨粒检测系统的工作原理，根据磨粒的磁化效应、涡
流效应，分析了铁磨粒、非铁磨粒通过三线圈结构时，感应线圈的感应电动势变
化不同。利用COMSOL仿真软件建立三线圈式磨粒检测结构的电磁仿真，改变线
圈线径、匝数，从而优化了三线圈结构，提高了检测系统的检测精度。
再次，设计了检测系统的激励源电路、针对磨粒所产生的电压信号的检测电
路。激励源电路由正弦信号电路、功率放大电路共同组成。并采用串联谐振的方
式，进一步提高了激励线圈的电流。然后设计了检测电路，包括调零电路、放大
电路、检波电路、数据采集电路，对磨粒产生的微弱信号进行放大、提取和采集。
最后，搭建三线圈式磨粒检测系统的实验平台。先对设计的调零电路、谐振
电路进行调试，然后研究铁磨粒、非铁磨粒通过三线圈结构时，检测电路的电压
波形变化。采用互相关算法对采集到的磨粒信号进行数据处理。
关键词：油液检测；磨损颗粒；三线圈结构；电磁仿真；检波
-I-
哈尔滨工业大学专业学位硕士论文
Abstract
Withtherapiddevelopmentofsociety,thedemandformechanicalequipmentis
increasing,andmechanicalequipmentwillcausefatigueofmechanicalequipment,detect
faultsandreducereliabilityunderoverloadedoperation.Mechanicalequipmentwearis
themostimportantcauseofmechanicalequipmentfailure,accordingtothedegreeof
mechanicalequipmentwearcanjudgewhetherthemechanicalequipmentisinasafe
workingstate.
Inrecentyears,oilabrasiveparticledetectiontechnologyhasmadealotofprogress
inthefieldofjudgingthewearofmechanicalequipment,andforeigninductivedetection
systemsbasedonthree-coildetectionstructurehavematureproductssuchasMCS1000,
MetalScan,etc.,whichareusedinindustrialtestingindifferentfields.Domesticinductive
detectionsystembasedonthree-coildet