陈 浩,王立勇,2,陈 涛

(1.北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室,北京100192；2.北京电动车辆协同创新中心,北京100192)

0 引 言

目前，机械设备正朝着快速化、复杂化、大型化的趋势发展。实践研究表明，设备磨损产生的金属颗粒物是造成设备损坏的重要原因。对油液中金属磨粒的实时监测，能够提供设备运转状况的信息，实现早期故障预警，及时进行设备维护，降低设备损坏风险[1]。相比于离线检测的磨粒信息具有滞后性缺点，油液在线检测技术能够实时、连续、准确地监测设备的运转状态[2]。电感式磨粒监测传感器结构简单，制作成本低，便于安装，但当微小磨粒通过传感器线圈时，传感器产生的感应信号微弱[3～5]。

通过对传感器输出特性的理论分析，正交仿真试验对传感器线圈宽度、间距和内径尺寸的优化，以达到提高电感式磨粒传感器监测性能，增大磨粒通过传感器产生的感应电动势的目的。

1 传感器数学模型

电感式磨粒监测传感器结构简图如1(a)所示，传感器主要由低导热率陶瓷材料制成的线圈轮毂、两个反向绕制的激励线圈以及位于传感器中间的感应线圈组成。传感器油路半径为r0，线圈内半径为r1，线圈外半径为r2，线圈宽度为b，线圈间距为m，激励线圈匝数为N0，感应线圈匝数为N。激励线圈通上高频交流信号源产生大小相等、方向相反的磁场，两个激励线圈之间中点的磁场相互抵消，位于传感器中间的感应线圈磁通量接近为零。当金属磨粒进入传感器内部磁场时，会发生磁化效应和涡流效应,磁化磨粒产生的磁场与传感器磁场叠加，引起感应线圈磁通量变化，获得较大的磁通量变化率，输出感应电动势[5]。……