航空系統(tǒng)中滑油的質量對于儀器儀表正常運行至關重要,現(xiàn)有的滑油監(jiān)測系統(tǒng)主要采用離線測試的方法,時間周期長,測試結果具有滯后性。近年來隨著微帶天線技術的發(fā)展,其在傳感電路的小型化上表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢,相比于傳統(tǒng)天線,微帶天線有體積小、易于用PCB制造技術批量生產(chǎn)等優(yōu)點。針對油液老化程度現(xiàn)場測量的工程實際需求,本文提出了一種基于阻抗檢測的微傳感器來快速檢測油液的介電常數(shù)。基于微帶天線的微傳感器設計為交指電極的形狀,采用MEMS工藝制造,配合基于AD5933芯片的阻抗分析電路可以實現(xiàn)油液復阻抗的實部和虛部數(shù)值的測量。通過基于STM32的核心電路板與計算機中的上位機軟件進行通訊并由上位機軟件前面板實時顯示測量結果,選取Lab VIEW作為上位機軟件。當油液中水分含量發(fā)生變化時,傳感器可以檢測到油的阻抗信息,上位機軟件能夠實時計算出油液的老化程度。在文章的最后,設計實驗來對該系統(tǒng)進行功能驗證和性能測試。實驗結果表明,所設計的基于微傳感器和阻抗測試的油液老化檢測系統(tǒng)具有體積小、靈敏度高、精度高和可重復性好的優(yōu)點,可用于油液介電常數(shù)的監(jiān)測,實時表征油液老化程度。 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電橋法測阻抗原理

中國民航大學碩士學位論文10圖2-250KHz下不同線寬和交指對數(shù)的電場分布(a)300μm線寬與三對交指；(b)400μm線寬與兩對交指；(c)700μm線寬與一對交指2.3微帶天線的阻抗仿真油液質量因老化而變差的過程中，水是主要的也是最先產(chǎn)生的污染物，油液中水分的增加會導致微生物進一步生長，酸度升高，油液變得渾濁[41]。水分混入油中會導致油的介電常數(shù)發(fā)生很大變化，該變化可由微傳感器轉換為阻抗信息。油是一種弱電解質，其摩爾電導率隨油的稀釋而增加（水分增加，溶液的介電常數(shù)增加），電阻率變小，阻抗應相應降低。本研究擬以水分作為油液污染物的代表，用以判斷油樣初級老化程度。用COMSOL軟件對浸入在介質中的微帶天線的阻抗進行了仿真。圖2-3顯示了微帶天線在油和水中的電場分布。可以看出，油中微帶天線的電場強度明顯高于水中傳感器的電場強度，這表明基于阻抗的傳感器在油中檢測水分具有可行性。水和新鮮油的相對介電常數(shù)分別為80和2[42]，被污染的油介于兩者之間，假設污染油的相對介電常數(shù)設為4，表2.1顯示了軟件仿真出的阻抗值。結果表明，微帶天線檢測到的阻抗值確實隨油樣的介電常數(shù)的增加而減小，驗證了微帶天線用于油液的水分檢測的可行性。圖2-3(a)仿真介質為油時的電場分布；(b)仿真介質為水時的電場分布。

中國民航大學碩士學位論文10圖2-250KHz下不同線寬和交指對數(shù)的電場分布(a)300μm線寬與三對交指；(b)400μm線寬與兩對交指；(c)700μm線寬與一對交指2.3微帶天線的阻抗仿真油液質量因老化而變差的過程中，水是主要的也是最先產(chǎn)生的污染物，油液中水分的增加會導致微生物進一步生長，酸度升高，油液變得渾濁[41]。水分混入油中會導致油的介電常數(shù)發(fā)生很大變化，該變化可由微傳感器轉換為阻抗信息。油是一種弱電解質，其摩爾電導率隨油的稀釋而增加（水分增加，溶液的介電常數(shù)增加），電阻率變小，阻抗應相應降低。本研究擬以水分作為油液污染物的代表，用以判斷油樣初級老化程度。用COMSOL軟件對浸入在介質中的微帶天線的阻抗進行了仿真。圖2-3顯示了微帶天線在油和水中的電場分布�？梢钥闯觯椭形炀�的電場強度明顯高于水中傳感器的電場強度，這表明基于阻抗的傳感器在油中檢測水分具有可行性。水和新鮮油的相對介電常數(shù)分別為80和2[42]，被污染的油介于兩者之間，假設污染油的相對介電常數(shù)設為4，表2.1顯示了軟件仿真出的阻抗值。結果表明，微帶天線檢測到的阻抗值確實隨油樣的介電常數(shù)的增加而減小，驗證了微帶天線用于油液的水分檢測的可行性。圖2-3(a)仿真介質為油時的電場分布；(b)仿真介質為水時的電場分布。

【參考文獻】：
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本文編號：3268486