范辰，王立勇*，陳濤，賈然

(1.北京信息科技大學(xué)，機(jī)電工程學(xué)院，北京 100192;2.北京信息科技大學(xué)現(xiàn)代測控技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192)

0 引言

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，磨損現(xiàn)象會(huì)直接影響設(shè)備的運(yùn)行效率，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生故障。相關(guān)研究表明，因設(shè)備過度磨損導(dǎo)致的機(jī)械故障是影響機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要障礙之一[1]。機(jī)械裝置運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的磨損顆粒隨油液進(jìn)入至設(shè)備的液壓及潤滑系統(tǒng)中。作為磨損現(xiàn)象的產(chǎn)物，這些磨損顆粒包含著大量設(shè)備當(dāng)前階段的磨損狀態(tài)信息[2]。因此，通過對(duì)油液中的磨損顆粒進(jìn)行監(jiān)測，可以對(duì)設(shè)備磨損狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與評(píng)估[3]。對(duì)于常規(guī)機(jī)械設(shè)備而言，其正常運(yùn)行階段所產(chǎn)生的磨損顆粒直徑一般小于20 μm[4]；當(dāng)設(shè)備處于初期異常磨損階段時(shí)，磨損顆粒直徑逐漸增加至50～100 μm，并會(huì)進(jìn)一步造成設(shè)備磨損狀態(tài)的加劇[5]。故提高傳感器對(duì)直徑100 μm以下磨損顆粒的檢測效果可有效提升機(jī)械設(shè)備早期故障的預(yù)警能力。

基于上述背景，國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)針對(duì)磨損顆粒檢測傳感器進(jìn)行了大量研究。其中，電感式磨粒檢測傳感器因其結(jié)構(gòu)簡單可靠、溫度穩(wěn)定性好、抗背景噪聲能力強(qiáng)等特點(diǎn)在磨損顆粒在線檢測領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，且不同的微小磨損顆粒檢測能力提高方法被逐漸提出[6]。主要包括：①在傳感器線圈內(nèi)部填充磁性納米材料或在傳感器油管外部包裹聚磁介質(zhì)，以提高傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場均勻性[7-10]；②優(yōu)化線圈參數(shù)以及傳感器線圈布置結(jié)構(gòu)，提高傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢[11-12]；③優(yōu)化磨損顆粒信號(hào)提取算法，提高傳感器對(duì)微小磨損顆粒的識(shí)別能力[13-14]。但目前滿足大型機(jī)械裝備流量要求的大孔徑電感式磨損顆粒檢測傳感器仍面臨檢測靈敏度不高的問題[15]，為此，本文提出了一種新的電感式磨損顆粒檢測傳感器靈敏度提高方法。該方法通過在傳感器激勵(lì)線圈及感應(yīng)線圈外側(cè)添加不同厚度的高磁導(dǎo)率鐵芯，改變傳感器內(nèi)部磁特性，從而增強(qiáng)磨損顆粒通過傳感器時(shí)產(chǎn)生的磁場擾動(dòng)，進(jìn)而提高傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，以提升傳感器對(duì)直徑100 μm以下小尺寸磨損顆粒的檢測能力。

1 添加高磁導(dǎo)率鐵芯的傳感器結(jié)構(gòu)

由于采用平行三線圈結(jié)構(gòu)的電感式磨損顆粒檢測傳感器在磨損檢測領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。因此，本文以該結(jié)構(gòu)類型的傳感器為基礎(chǔ)，通過為傳統(tǒng)的平行三線圈傳感器激勵(lì)線圈及感應(yīng)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的方法提高傳感器檢測靈敏度。傳感器由100 kHz以上的高頻交變電壓進(jìn)行激勵(lì)，因此所添加的高磁導(dǎo)率材料選用符合高頻環(huán)境要求的納米晶合金，其相對(duì)磁導(dǎo)率為10 000，該材料與傳統(tǒng)軟磁材料相比，具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、高頻交變磁場中很低的損耗、溫度恒定性好、體積小的特點(diǎn)。傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示，該傳感器由兩側(cè)激勵(lì)線圈(參數(shù)相同，繞制方向相反)和中間感應(yīng)線圈共同構(gòu)成，添加的高磁導(dǎo)率材料均勻覆蓋于各鐵芯外側(cè)，屏蔽層采用導(dǎo)電硅橡膠片制成。其具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。該傳感器工作原理為：向兩激勵(lì)線圈通入相同的正弦激勵(lì)電流，由于兩激勵(lì)線圈各自產(chǎn)生的磁場大小相等、方向相反，因此兩磁場在感應(yīng)線圈位置處相互抵消；當(dāng)磨損顆粒通過傳感器時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生磁場擾動(dòng)，并引起感應(yīng)線圈輸出感應(yīng)電動(dòng)勢。通過判斷感應(yīng)電動(dòng)勢幅值與相位可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磨損顆粒材料特性(鐵磁性和非鐵磁性)的識(shí)別和顆粒尺寸的估計(jì)。

圖1 加入高磁導(dǎo)率鐵芯的三線圈磨粒檢測傳感器

表1 傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)

2 添加高磁導(dǎo)率鐵芯的傳感器工作原理

電感式傳感器對(duì)金屬磨損顆粒的檢測過程中，磨損顆粒會(huì)在傳感器背景磁場的作用下被磁化，并在磨損顆粒位置處分別產(chǎn)生外部磁化場和內(nèi)部磁化場。此時(shí)，磨損顆粒的外部磁化場可以等效為一個(gè)磁偶極子，其磁偶極矩為[16]

p=μm=μMV,

(1)

式中,M為磁化強(qiáng)度;m為磨損顆粒的整體磁矩;V為磨損顆粒的體積;μ為磨損顆粒的磁導(dǎo)率。

磨損顆粒的內(nèi)部磁化場可表征為

Hin=-NM(0

(2)

Bin=μ0Hin+μ0M,

(3)

式中,Hin為磨損顆粒內(nèi)部退磁場;Bin為磨損顆粒內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度;N為退磁因子；μ0為真空磁導(dǎo)率。

假設(shè)電場穩(wěn)定，則線圈內(nèi)部磁場強(qiáng)度為H0，則磨損顆粒處的合磁場為

H=H0+Hin=H0-NM。

(4)

由于傳感器管路中的油液是線性介質(zhì)，其不會(huì)影響傳感器內(nèi)磁場分布，故磨損顆粒磁化強(qiáng)度可表征為

M=χmH，

(5)

式中,χm=μr-1為油液的磁化系數(shù);μr為相對(duì)導(dǎo)磁率。

整理以上公式可得

(6)

由上述公式可知，磨損顆粒的磁化程度和線圈內(nèi)部磁場H0有關(guān)。當(dāng)鐵磁性磨損顆粒經(jīng)過磁場區(qū)域并被磁化時(shí)，顆粒位置處會(huì)產(chǎn)生與原磁場方向相同的內(nèi)磁化場，即Hin與原磁場H0方向相同，表現(xiàn)為線圈電感值增加。當(dāng)非鐵磁性磨損顆粒經(jīng)過檢測區(qū)域(非均勻磁場)時(shí)，顆粒內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電渦流，其產(chǎn)生的附加磁場會(huì)減小原磁場強(qiáng)度H0，表現(xiàn)為線圈電感值減小[17]。

當(dāng)為傳感器添加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，會(huì)增強(qiáng)激勵(lì)線圈所產(chǎn)生的磁場(磁場增量為H1)，此時(shí)空間磁場的總磁場強(qiáng)度可表征為

H′=H0+H1。

(7)

根據(jù)公式(6)，此時(shí)顆粒內(nèi)部磁化強(qiáng)度M′為

(8)

由于高磁導(dǎo)率鐵芯引起的總磁場增加，使得磨損顆粒磁化強(qiáng)度有所增大。此時(shí)，線圈中磨損顆粒內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度如式(9)所示，可見顆粒內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。

B′=μ0[nI+M′(1-N)]。

(9)

此外，傳感器中磁化場的總磁鏈ψ可表征為

(10)

式中,b為線圈半徑;n為線圈單位長度上的匝數(shù);l為線圈長度。

可見，當(dāng)為傳感器線圈增加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，由于磨損顆粒磁化強(qiáng)度的增強(qiáng)，傳感器中總磁鏈ψ也隨之增加。根據(jù)式ΔL=Δψ/I可得，磨損顆粒引起的傳感器線圈電感增量ΔL也顯著提高。此時(shí)，感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢如式(11)所示，因此，添加高磁導(dǎo)率鐵芯可間接提高傳感器的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢、增強(qiáng)傳感器檢測靈敏度。

(11)

3 添加高磁導(dǎo)率鐵芯的磨粒檢測傳感器仿真分析

3.1 感應(yīng)線圈加鐵芯對(duì)傳感器檢測靈敏度的影響

為了研究在感應(yīng)線圈不同位置添加高磁導(dǎo)率鐵芯對(duì)傳感器檢測靈敏度的影響，使用有限元分析軟件Comsol分別對(duì)感應(yīng)線圈徑向外側(cè)、軸向兩側(cè)及外部三側(cè)全部添加鐵芯時(shí)的傳感器特性進(jìn)行了仿真分析。不同情況下傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖2所示?？梢?，在感應(yīng)線圈不同位置添加厚度0.2～1.0 mm的高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，隨著鐵芯厚度的增加，傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度均呈現(xiàn)小幅提升。同時(shí)，感應(yīng)線圈中鐵芯添加位置也會(huì)影響磁感應(yīng)強(qiáng)度的提升效果，具體表現(xiàn)為：當(dāng)感應(yīng)線圈不添加鐵芯時(shí)，傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度僅為3.99 mT，而當(dāng)為感應(yīng)線圈外側(cè)、軸向兩側(cè)和外部三側(cè)分別添加厚度1.0 mm的鐵芯時(shí)，傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度分別上升至4.14 mT、4.51 mT和4.67 mT。較未添加鐵芯時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度同比提高了3.8 %、13.0 %及17.0 %。結(jié)果表明，感應(yīng)線圈外部三側(cè)全部添加高磁導(dǎo)率鐵芯可有效提高傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度，有助于提高傳感器輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值。此時(shí)，直徑100 μm的金屬磨損顆粒引起的傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，增加鐵芯厚度可有效提高傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，且為傳感器外部三側(cè)均添加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，傳感器檢測靈敏度最高。具體表現(xiàn)：當(dāng)感應(yīng)線圈不添加鐵芯時(shí)，該磨損顆粒引起的傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢僅為3.58 μV；當(dāng)為感應(yīng)線圈外側(cè)、軸向兩側(cè)和外部三側(cè)分別添加厚度1.0 mm的鐵芯時(shí)，傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢分別增加至3.64 μV、3.81 μV和3.83 μV，同比增加了1.7 %、6.4 %和7.0 %。因此，為傳感器感應(yīng)線圈外部三側(cè)均添加高磁導(dǎo)率鐵芯有助于提高傳感器檢測靈敏度，增強(qiáng)傳感器對(duì)微小磨損顆粒的檢測能力。

圖2 感應(yīng)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的磁特性影響

圖3 感應(yīng)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的靈敏度影響

3.2 激勵(lì)線圈加鐵芯對(duì)傳感器檢測靈敏度的影響

為了研究激勵(lì)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯后對(duì)傳感器檢測靈敏度的影響，分別對(duì)激勵(lì)線圈徑向外側(cè)、軸向兩側(cè)、三側(cè)全部添加鐵芯時(shí)傳感器特性進(jìn)行了仿真分析。不同情況下傳感器軸向截面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖如圖4所示。圖4(a)描述了未添加激勵(lì)線圈鐵芯時(shí)，傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度分布；在線圈徑向外側(cè)添加鐵芯時(shí)[圖4(b)]，鐵芯阻擋了磁場向徑向外側(cè)方向的泄漏，使傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度得到了小幅提升；在線圈軸向兩側(cè)添加鐵芯時(shí)[圖4(c)]，磁場沿軸向方向的泄漏得到了限制，傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度得到了進(jìn)一步提升；在線圈三側(cè)均添加鐵芯時(shí)[圖4(d)]，鐵芯有效阻擋了磁感應(yīng)強(qiáng)度向各無效方向泄漏，此時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場全部由鐵芯導(dǎo)向傳感器軸線一側(cè)，大幅增加了傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度。

(a)未添加鐵芯

激勵(lì)線圈以不同方式添加厚度為0.2～1 mm的高磁導(dǎo)率鐵芯后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖5所示?？梢?，隨著鐵芯厚度的增加，傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度呈現(xiàn)小幅上升；當(dāng)在傳感器外部三側(cè)均添加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，傳感器軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度得到了較大程度的提升。以在激勵(lì)線圈外側(cè)、軸向兩側(cè)和外部三側(cè)分別添加厚度0.2 mm的鐵芯為例，傳感器軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為4.05、5.20、6.52 mT。相比于未添加鐵芯時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度同比提高了1.5 %、30.3 %及63.4 %。進(jìn)一步對(duì)不同情況下100 μm金屬磨損顆粒引起的傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢進(jìn)行分析研究，結(jié)果如圖6所示。未添加激勵(lì)線圈鐵芯時(shí)，傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢為3.58 μV；當(dāng)僅在傳感器徑向外側(cè)添加鐵芯時(shí)，隨著鐵芯厚度的增加，傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢小幅增加(當(dāng)鐵芯厚度為0.2 mm時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢幅值為3.71 μV；當(dāng)鐵芯厚度增加至1.0 mm時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢幅值僅增加至3.77 μV)；但在傳感器軸向兩側(cè)及三側(cè)均添加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，鐵芯厚度的增加會(huì)顯著降低傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，鐵芯厚度0.2 mm時(shí)，傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢分別為3.96 μV及4.24 μV，相比未添加鐵心時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢幅值分別提升了10.6 %及18.4 %。當(dāng)添加鐵芯的厚度大于0.6 mm時(shí)，在激勵(lì)線圈徑向外側(cè)添加鐵芯對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢的提升效果優(yōu)于其他兩種鐵芯添加方式，但此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大值(鐵芯厚度為1.0 mm時(shí))仍低于使用其他兩種方式添加較薄鐵芯的情況。故為了獲得更高的傳感器檢測靈敏度，可在激勵(lì)線圈三側(cè)均添加厚度較小的高磁導(dǎo)率鐵芯。

圖5 激勵(lì)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的磁特性影響

圖6 激勵(lì)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的靈敏度影響

上述研究結(jié)果表明，激勵(lì)線圈軸向兩側(cè)及三側(cè)全部填加鐵芯時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢隨鐵芯厚度的增加呈下降趨勢。為了解釋這一規(guī)律，進(jìn)一步對(duì)傳感器激勵(lì)線圈鐵芯內(nèi)部的磁能損耗進(jìn)行了分析。由于電感式磨損顆粒檢測傳感器一般采用高頻交變磁場，此時(shí)，鐵芯內(nèi)部的能量損失功率可近似表征為

(13)

式中,Ph、Pe分別為磁滯損耗功率和渦流損耗功率;kh、ke分別為磁滯損耗系數(shù)和渦流損耗系數(shù);f為磁場頻率;Bm為磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值。

鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁能損耗如式(14)所示，其中V為鐵芯體積。

(14)

激勵(lì)線圈以不同方式添加厚度0.2～1.0 mm的高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)，鐵芯產(chǎn)生的磁能損耗如圖7所示。可見，隨著鐵芯厚度的增加，鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁能損耗均隨之增加，為線圈外部三側(cè)均添加鐵芯時(shí)，所產(chǎn)生的磁能損耗遠(yuǎn)大于其他兩種添加方式。以在線圈三側(cè)均添加厚度為1.0 mm鐵芯的情況為例，鐵芯內(nèi)部磁能損耗為3.45×10-11W，其相比于在線圈兩側(cè)及線圈徑向外側(cè)添加鐵芯時(shí)的磁能損耗分別增加了308.8 %及773.4 %。此時(shí)，在激勵(lì)線圈三側(cè)添加鐵芯大幅提升了傳感器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值，由式(14)可知，鐵芯所處背景中更高的磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)使其產(chǎn)生的磁能損耗大幅增加。最終，磁能損耗的增加導(dǎo)致感應(yīng)電動(dòng)勢隨鐵芯厚度的增加出現(xiàn)明顯降低。因此，在激勵(lì)線圈三側(cè)均添加鐵芯時(shí)應(yīng)盡可能減小鐵芯厚度，從而在減小磁能損耗的同時(shí)使傳感器輸出更高的感應(yīng)電動(dòng)勢，提高傳感器的檢測能力。

圖7 激勵(lì)線圈添加高磁導(dǎo)率鐵芯的磁能損耗影響

3.3 三線圈同時(shí)加鐵芯對(duì)傳感器檢測靈敏度的影響

為了研究激勵(lì)線圈與感應(yīng)線圈同時(shí)添加高磁導(dǎo)率鐵芯后對(duì)傳感器磁特性及靈敏度的影響，對(duì)兩線圈同時(shí)在三側(cè)添加鐵芯時(shí)進(jìn)行分析。根據(jù)上述研究結(jié)果，在感應(yīng)線圈三側(cè)添加厚度1 mm的鐵芯，在激勵(lì)線圈三側(cè)添加厚度0.2 mm的鐵芯進(jìn)行研究。傳感器軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖8所示，添加高磁導(dǎo)率鐵芯后顯著增加了傳感器內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值由3.99 mT提升至了7.85 mT，提升96.7 %，更高的磁感應(yīng)強(qiáng)度有助于磨損顆粒通過傳感器時(shí)產(chǎn)生更高的磁化強(qiáng)度。

圖8 添加高磁導(dǎo)率鐵芯前后傳感器軸線磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線

傳感器內(nèi)部添加高磁導(dǎo)率鐵芯后產(chǎn)生了更高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，在此背景下對(duì)添加高磁導(dǎo)率鐵芯前后不同尺寸磨粒的磁化強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析，結(jié)果見表2。對(duì)于直徑100 μm的金屬磨損顆粒，未添加鐵芯時(shí)磨損顆粒磁化強(qiáng)度為1.20×105A/M，添加鐵芯后磁化強(qiáng)度增加至2.28×105A/M，提升92 %。

表2 磨損顆粒磁化強(qiáng)度提升效果

結(jié)果表明，添加高磁導(dǎo)率鐵芯對(duì)直徑40 μm、70 μm和100 μm的磨粒磁化強(qiáng)度提升作用均有90 %以上。磨損顆粒內(nèi)部更高的磁化強(qiáng)度會(huì)使其通過傳感器時(shí)產(chǎn)生更高的感應(yīng)電動(dòng)勢，從而易于傳感器對(duì)磨損顆粒的檢測識(shí)別。

為了直觀的對(duì)比添加鐵芯前后傳感器的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢幅值，對(duì)直徑40、70、100 μm的金屬磨損顆粒分別通過添加鐵芯的傳感器和未添加鐵芯的傳感器時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。與未添加鐵芯時(shí)相比較，添加高磁導(dǎo)率鐵芯后的電感式磨粒檢測傳感器對(duì)這三種小尺寸磨損顆粒通過傳感器時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢均有25 %以上的提升效果。因此，添加鐵芯的傳感器在后續(xù)信號(hào)處理中更易于捕捉到磨粒檢測信號(hào)，從而使傳感器具有更高的檢測靈敏度，可以有效提高傳感器檢測能力。

表3 不同尺寸磨損顆粒感應(yīng)電動(dòng)勢提升效果

4 結(jié)論

① 在平行三線圈電感式磨粒檢測傳感器的感應(yīng)線圈外部三側(cè)同時(shí)添加高磁導(dǎo)率鐵芯，有助于提高傳感器檢測靈敏度，增強(qiáng)傳感器對(duì)微小磨損顆粒的檢測能力。在感應(yīng)線圈徑向外側(cè)及軸向兩側(cè)均添加厚度較大的鐵芯時(shí)，對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢的提升效果較為顯著，以感應(yīng)線圈外部三側(cè)添加厚度1.0 mm的高磁導(dǎo)率鐵芯為例，在檢測直徑100 μm的磨損顆粒時(shí)，輸出感應(yīng)電動(dòng)勢同比提升7 %。

② 在激勵(lì)線圈徑向外側(cè)及軸向兩側(cè)同時(shí)添加厚度較小的鐵芯時(shí)，對(duì)傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢的提升效果較為明顯，以激勵(lì)線圈外部三側(cè)添加厚度0.2 mm的高磁導(dǎo)率鐵芯為例，其輸出感應(yīng)電動(dòng)勢同比提升18.4 %。且激勵(lì)線圈添加鐵芯較厚時(shí)，鐵芯產(chǎn)生的磁能損耗會(huì)影響感應(yīng)電動(dòng)勢的提升效果，因此，為激勵(lì)線圈添加鐵芯時(shí)應(yīng)盡可能減小其材料厚度，減輕磁能損耗。

③ 在三線圈徑向外側(cè)及軸向兩側(cè)均添加高磁導(dǎo)率鐵芯(感應(yīng)線圈鐵芯厚度1 mm，激勵(lì)線圈鐵芯厚度0.2 mm)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度較未添加高磁導(dǎo)率鐵芯時(shí)提升96.7 %。更高的磁化強(qiáng)度使磨損顆粒通過傳感器時(shí)的磁化強(qiáng)度相應(yīng)升高，直徑40 μm、70 μm、100 μm的金屬磨損顆粒通過傳感器時(shí)內(nèi)部磁化強(qiáng)度均有90 %以上的提升。磨粒磁化強(qiáng)度的增強(qiáng)，有助于傳感器輸出感應(yīng)電動(dòng)勢增高，添加高磁導(dǎo)率鐵芯的磨損顆粒檢測傳感器通過上述三種尺寸的磨損顆粒時(shí)產(chǎn)生的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢均同比提升25 %以上。更高的感應(yīng)電動(dòng)勢使傳感器在后續(xù)信號(hào)處理中更易于捕捉到磨粒檢測信號(hào)，具有更高的檢測靈敏度。