一種基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒的方法技術

本發明專利技術提供一種基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒的方法，包括：將采樣油液分別滴入聚焦通道的兩個儲液槽內，待采樣油液浸潤主通道和檢測通道后，將相同體積的含有離子型表面活性劑和金屬磨粒的待測樣品油液滴入第一儲液槽；接通信號放大電路、并調整直流電源的電壓值；待測油液中金屬磨粒經過檢測區域，檢測區域油液電阻發生變化，引起主通道內電流變化，從而檢測通道兩端產生電壓脈沖信號，脈沖信號經過信號放大電路并傳輸至信號采集單元；處理器根據信號采集單元采集的信號確定待測樣品里含有的金屬顆粒個數和尺寸。本發明專利技術基于顆粒經過檢測區時系統電阻的變化來檢測顆粒，提高了油液中磨粒檢測的精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術實施例涉及微流體
，尤其涉及一種基于微通道在直流電場下檢測 油液中金屬磨粒的方法。
技術介紹
液壓油和潤滑油在各類機械設備中起著功率傳遞及潤滑作用，各工作副在工作過 程中摩擦產生大量顆粒，其中金屬顆粒為主要污染物并導致設備工作表面過度磨損進而使 部件功能降低甚至失效。統計數據顯示，超過75%的液壓系統故障、35%的柴油機運行故 障、38. 5%的齒輪失效以及40%的滾動軸承失效都是由潤滑油失效引起的。因此，定期監測 油液清潔度并檢測油液中金屬顆粒濃度及粒徑大小顯得尤為重要。 目前工程上對油液污染度的衡量方法主要有鐵譜分析法、污染重量測定法、顯微 鏡比較法、顆粒計數法等，這些方法中，除顆粒計數法以外，其他幾種方法只能對油液污染 度等級在一定程度上進行估計，且得到的結果很大程度上受人為因素影響。而顆粒計數法 通過測量顆粒經過檢測區域產生的脈沖信號幅值和數量來確定油液中顆粒的大小和濃度， 能夠真正實現油液中顆粒物的精確檢測。
技術實現思路
本專利技術實施例提供，以 克服現有技術中對于油液中的金屬磨粒檢測精確度不夠高的問題。 本專利技術基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒的方法，包括： 將采樣油液分別滴入聚焦通道的兩個儲液槽內，待所述采樣油液浸潤所述主通道 和所述檢測通道后，將相同體積的含有離子型表面活性劑和金屬磨粒的待測樣品油液滴入 第一儲液槽； 接通信號放大電路、并調整直流電源的電壓值； 所述待測樣品油液在直流電場電滲流以及電泳作用下輸運至檢測區域，當待測油 液中金屬磨粒經過所述檢測區域油液電阻將發生變化，引起所述主通道內電流變化，從而 所述檢測通道兩端產生電壓脈沖信號，所述脈沖信號經過信號放大電路并傳輸至信號采集 單元； 處理器根據所述信號采集單元采集的信號個數及幅值確定所述待測樣品里含有 的金屬顆粒個數和尺寸。 進一步地，所述離子型活性劑濃度超過其在油液中的臨界膠束濃度。 進一步地，所述處理器根據所述信號采集單元采集的信號個數及幅值確定所述待 測樣品里含有的金屬顆粒個數和尺寸，包括： 所述處理器根據采集信號的幅值確定所述金屬顆粒的粒徑、根據所述采集信號的 個數確定所述金屬顆粒的個數。 進一步地，所述接通信號放大電路并調整直流電源的電壓值之前，還包括： 在所述聚焦通道內滴入不含離子型表面活性劑的樣品油液。 與現有技術相比，本專利技術有以下有益效果： 1)極大地提高了油液中金屬磨粒尺寸的檢測范圍，根據檢測區域尺寸，可檢測粒 徑5 μL?及以上金屬磨粒； 2)將濃度超過CMC的離子型表面活性劑添加在待測油液中，提高待測油液的電導 率，使金屬磨粒在直流電場下的輸運成為可能； 3)樣品油液在直流電場作用電滲流及電泳作用下輸運，可精確控制油液的流動， 并省去了外置輸送栗； 4)將離子型表面活性劑添加在待測油液中可有效地消除油液中含有的少量水分， 排除由于水滴所引起的檢測干擾。【附圖說明】 為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。 圖1為本專利技術基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒的方法流程圖； 圖2為本專利技術基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒裝置結構示意圖； 圖3為本專利技術裝置的實體結構示意圖； 圖4為本專利技術裝置的等效示意電路圖； 圖5為本專利技術裝置中信號放大電路的電路原理圖。【具體實施方式】 為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例 中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。 圖1為本專利技術基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒方法流程圖，如圖1 所示，本實施例的方法，包括： 步驟101、將采樣油液分別滴入聚焦通道的兩個儲液槽內，待所述采樣油液浸潤所 述主通道和所述檢測通道后，將相同體積的含有離子型表面活性劑和金屬磨粒的待測樣品 油液滴入第一儲液槽； 步驟102、接通信號放大電路、并調整直流電源的電壓值； 步驟103、所述待測樣品油液在直流電場電滲流以及電泳作用下輸運至檢測區域， 當待測油液中金屬磨粒經過所述檢測區域油液電阻將發生變化，引起所述主通道內電流變 化，從而所述檢測通道兩端產生電壓脈沖信號，所述脈沖信號經過信號放大電路并傳輸至 ?目號米集單兀； 步驟104、處理器根據所述信號采集單元采集的信號個數及幅值確定所述待測樣 品里含有的金屬顆粒個數和尺寸。 具體來說，當所述金屬磨粒通過微流體芯片的檢測區域時，所述檢測區域的電阻 會發生變化，其減小的電阻值可用如下公式表示： 其中，P是油液的電阻率，d是金屬磨粒的粒徑，D和L分別是檢測區域通道的截 面直徑和長度。 當所述檢測區域中沒有金屬磨粒經過時，主通道的電流I為： 當所述檢測區域有金屬磨粒通過時，主通道電流Γ為： 結合公式（1)、（2)、（3)推導可得，當所述檢測通道有金屬磨粒通過時，所述檢測 通道兩端電壓變化經放大電路后的A ￥__為： 由于所述通道內的等效電阻值可表示為： 結合公式（4)、（5)、（6)、（7)，所述Δ ^_經推導可表示為： 進一步地，所述離子型表面活性劑濃度超過其在油液中的臨界膠束濃度。其中，所 述離子型活性劑包括陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑。 進一步地，所述接通信號放大電路并調整直流電源的電壓值之前，還包括： 在所述聚焦通道內滴入不含離子型表面活性劑的樣品油液。 具體來說，在所述聚焦通道內滴入不含離子型表面活性劑的樣品油液，其作用是 消除不均勻電場對金屬磨粒運動的影響，使金屬磨粒盡量沿通道中心運動。 進一步地，所述處理器根據所述信號采集單元采集的信號個數及幅值確定所述待 測樣品里含有的金屬顆粒個數和尺寸，包括： 所述處理器根據采集信號的幅值確定所述金屬顆粒的粒徑、根據所述采集信號的 個數確定所述金屬顆粒的個數。 具體來說，所述金屬磨粒粒徑的判定：不同尺寸金屬磨粒經過檢測區域時引起的 區域內電阻變化不同，導致檢測通道兩端檢測電壓脈沖信號幅值不同，因此根據電壓脈沖 幅值的大小來判斷通過檢測區域的金屬磨粒粒徑。 作為參考校準用直徑為山的標準金屬顆粒，當利用該標準金屬顆粒進行實驗時， 檢測通道兩端檢測到的電壓脈沖信號幅值為A %，用含有檢測金屬磨粒粒徑為4的油液進 行實驗時，檢測通道兩端檢測到的電壓脈沖信號幅值為A Vx，根據公式推導出樣品 油液中的金屬磨粒粒徑當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于微通道在直流電場下檢測油液中金屬磨粒的方法，其特征在于，包括：將采樣油液分別滴入聚焦通道的兩個儲液槽內，待所述采樣油液浸潤所述主通道和所述檢測通道后，將相同體積的含有離子型表面活性劑和金屬磨粒的待測樣品油液滴入第一儲液槽；接通信號放大電路、并調整直流電源的電壓值；所述待測樣品油液在直流電場電滲流以及電泳作用下輸運至檢測區域，當待測油液中金屬磨粒經過所述檢測區域油液電阻將發生變化，引起所述主通道內電流變化，從而所述檢測通道兩端產生電壓脈沖信號，所述脈沖信號經過信號放大電路并傳輸至信號采集單元；處理器根據所述信號采集單元采集的信號個數及幅值確定所述待測樣品里含有的金屬顆粒個數和尺寸。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張君彥，宋永欣，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21