机械设备正常工作过程中,各零部件因为相互摩擦会产生磨损。润滑油作为机械设备中的重要润滑试剂,具有润滑,冷却,密封,防锈和抗氧化性等等重要功能,广泛应用于各种机械工业设备。设备在运行中随着使用次数的增加逐渐产生金属碎屑,这些碎屑将会进入润滑油中造成污染影响润滑性能,另一方面会加剧设备的摩擦损耗。所以,检测分析这些金属磨粒污染物对诊断预防机械设备的故障具有重要意义,根据金属磨粒物的磨损程度推断出设备摩擦副的工作状态,实现实时监测和故障预警,延长设备使用寿命。本文旨在设计一种电感式金属磨粒传感器,用来实时监测润滑油液中金属磨粒的特征信息。基于电磁感应的原理研究润滑油液中不同种类、尺寸的金属磨粒在电磁线圈中的磁化强度,将磁场强度的电感变化信号转换成易于捕捉分析的频率变化信号,推导出频率变化率与金属磨粒种类大小的对应关系,即可以实现在线检测机械设备磨损状态的功能。首先介绍技术背景和国内外研究现状,研究目标是开发一种检测精度更高检测范围更广的在线检测传感器。然后分析机械设备的磨损机理,不同金属磨粒物形态所代表的磨损程度,进一步确定传感器的检测精度范围,设计以对称式螺线管结构为核心的多通道金属颗粒传感器,推导出螺线管线圈内部磁感应强度的计算公式。接着根据设计的传感器结构在磁场中建立模型进行仿真,静态仿真分析线圈内部磁场的分布规律,瞬态仿真分析金属磨粒种类、尺寸等因素对线圈磁感应强度的影响,依据前面的理论公式计算出相应的电感变化率和频率变化率。此外,选择合适的检测电路,搭建数据采集与信号处理系统,将传感器检测电路的电感信号转换为频率信号,输入频率计保存数据。最后搭建试验台进行试验,测试不同种类、尺寸金属磨粒引起的频率变化以及以不同路径、不同速度运动的金属磨粒的频率响应,对比仿真结果分析误差,验证传感器的可行性和检测精度。总结出金属磨粒种类大小与频率变化率的对应关系,推断机械设备的磨损程度,准确定位磨损元件的位置、类型,实现监测预防。