航空系統(tǒng)中滑油的質(zhì)量對(duì)于儀器儀表正常運(yùn)行至關(guān)重要,現(xiàn)有的滑油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用離線測(cè)試的方法,時(shí)間周期長(zhǎng),測(cè)試結(jié)果具有滯后性。近年來(lái)隨著微帶天線技術(shù)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(shì),相比于傳統(tǒng)天線,微帶天線有體積小、易于用PCB制造技術(shù)批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)油液老化程度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的工程實(shí)際需求,本文提出了一種基于阻抗檢測(cè)的微傳感器來(lái)快速檢測(cè)油液的介電常數(shù)�；谖炀�的微傳感器設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)油液復(fù)阻抗的實(shí)部和虛部數(shù)值的測(cè)量。通過(guò)基于STM32的核心電路板與計(jì)算機(jī)中的上位機(jī)軟件進(jìn)行通訊并由上位機(jī)軟件前面板實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果,選取Lab VIEW作為上位機(jī)軟件。當(dāng)油液中水分含量發(fā)生變化時(shí),傳感器可以檢測(cè)到油的阻抗信息,上位機(jī)軟件能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出油液的老化程度。在文章的最后,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的基于微傳感器和阻抗測(cè)試的油液老化檢測(cè)系統(tǒng)具有體積小、靈敏度高、精度高和可重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn),可用于油液介電常數(shù)的監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)表征油液老化程度。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電橋法測(cè)阻抗原理

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-250KHz下不同線寬和交指對(duì)數(shù)的電場(chǎng)分布(a)300μm線寬與三對(duì)交指；(b)400μm線寬與兩對(duì)交指；(c)700μm線寬與一對(duì)交指2.3微帶天線的阻抗仿真油液質(zhì)量因老化而變差的過(guò)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(huì)導(dǎo)致微生物進(jìn)一步生長(zhǎng)，酸度升高，油液變得渾濁[41]。水分混入油中會(huì)導(dǎo)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(zhuǎn)換為阻抗信息。油是一種弱電解質(zhì)，其摩爾電導(dǎo)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(yīng)相應(yīng)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(jí)老化程度。用COMSOL軟件對(duì)浸入在介質(zhì)中的微帶天線的阻抗進(jìn)行了仿真。圖2-3顯示了微帶天線在油和水中的電場(chǎng)分布�？梢钥闯觯椭形炀�的電場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于水中傳感器的電場(chǎng)強(qiáng)度，這表明基于阻抗的傳感器在油中檢測(cè)水分具有可行性。水和新鮮油的相對(duì)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(shè)污染油的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為4，表2.1顯示了軟件仿真出的阻抗值。結(jié)果表明，微帶天線檢測(cè)到的阻抗值確實(shí)隨油樣的介電常數(shù)的增加而減小，驗(yàn)證了微帶天線用于油液的水分檢測(cè)的可行性。圖2-3(a)仿真介質(zhì)為油時(shí)的電場(chǎng)分布；(b)仿真介質(zhì)為水時(shí)的電場(chǎng)分布。

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-250KHz下不同線寬和交指對(duì)數(shù)的電場(chǎng)分布(a)300μm線寬與三對(duì)交指；(b)400μm線寬與兩對(duì)交指；(c)700μm線寬與一對(duì)交指2.3微帶天線的阻抗仿真油液質(zhì)量因老化而變差的過(guò)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(huì)導(dǎo)致微生物進(jìn)一步生長(zhǎng)，酸度升高，油液變得渾濁[41]。水分混入油中會(huì)導(dǎo)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(zhuǎn)換為阻抗信息。油是一種弱電解質(zhì)，其摩爾電導(dǎo)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(yīng)相應(yīng)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(jí)老化程度。用COMSOL軟件對(duì)浸入在介質(zhì)中的微帶天線的阻抗進(jìn)行了仿真。圖2-3顯示了微帶天線在油和水中的電場(chǎng)分布�？梢钥闯觯椭形炀�的電場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于水中傳感器的電場(chǎng)強(qiáng)度，這表明基于阻抗的傳感器在油中檢測(cè)水分具有可行性。水和新鮮油的相對(duì)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(shè)污染油的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為4，表2.1顯示了軟件仿真出的阻抗值。結(jié)果表明，微帶天線檢測(cè)到的阻抗值確實(shí)隨油樣的介電常數(shù)的增加而減小，驗(yàn)證了微帶天線用于油液的水分檢測(cè)的可行性。圖2-3(a)仿真介質(zhì)為油時(shí)的電場(chǎng)分布；(b)仿真介質(zhì)為水時(shí)的電場(chǎng)分布。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3268486