刘若晨，徐 成，孙见忠

(1. 江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏 常州，213001；2. 南京航空航天大学民航学院，江苏 南京，211106)

1 引言

基于静电感应原理而设计研制的静电监测技术，是一种能够有效应用于机电系统健康状态在线监测的新方法。利用静电传感器的高灵敏度直接监测产生摩擦磨损的区域和带电磨粒，能够更早的监测到早期故障的产生并实时反映系统的性能退化趋势[1-3]。

目前用于研究摩擦磨损在线监测的静电传感器主要有两类，分别是磨损区域传感器(wear-site sensor，WSS)[4-9]和润滑油路传感器(oil-line sensor，OLS)[10-16]。其中，文献[5]采用WSS对轴承钢的早期胶合故障进行了监测，文献[6-8]则采用WSS对滚动轴承进行监测并提供了静电信号去噪方法，文献[9]则是将WSS应用于轨道车辆齿轮箱的在线监测，分别得到轴承和齿轮磨损区域静电信号的变化趋势。文献[11-14]则采用OLS对滑油系统中产生的带电磨粒进行了监测与分析，文献[15-16]将OLS应用于风电齿轮箱的滑油系统进行了有效的监测，验证了OLS的适用性。但是上述研究大多是对某单一类型静电传感器应用于某个具体的摩擦磨损系统中时静电信号与监测效果间的关系，而对于两类静电传感器本身的结构和特性研究较少。仅文献[4]和文献[10]分别初步建立了适用于WSS和OLS的数学模型，并通过油滴实验对模型进行了验证。

为进一步明确所使用的两类静电传感器其物理结构尺寸和相互间性能特点，从而更好的指导传感器设计与应用，本文基于WSS和OLS的静电感应原理及传感器物理模型，围绕特征参数空间灵敏度分别进行仿真，得到不同尺寸下两类静电传感器对应的三维空间分布，进一步分析和比较了传感器理论效率与探极尺寸比间的相互关系。……