油液磨粒在线监测传感器技术及其应用

油液磨粒检测技术是一项有效的机械设备故障诊断与预警手段，通过油液中的磨粒特征信息反映由零部件老化或损坏引起的装备磨损失效问题。本书旨在介绍和探讨基于显微成像原理的油液磨粒在线监测技术及其工程应用价值，以电磁-图像型磨粒传感器技术研究与开发为基础，全面系统地阐述了显微成像原理的油液磨粒在线监测的实现过程与方法，以及在发动机和齿轮箱油液监测中的应用潜能和技术发展方向，可为本领域进一步研究和应用提供借鉴。

李博，男，陕西西安人。2018年毕业于西安交通大学机械工程专业，获工学博士学位。主要从事传感器及仪器技术、图像处理方法、机械结构摩擦磨损机理及智能控制与故障诊断等方面的研究。

1绪论（1）
1.1油液磨粒在线监测技术研究的重要性和意义（1）
1.2油液磨粒在线监测技术的国内外研究现状（3）
1.2.1非图像型磨粒传感器（3）
1.2.2图像型磨粒传感器（5）
2电磁-图像型磨粒传感器嵌入式显微成像系统建模与分析（9）
2.1嵌入式显微成像系统的光路模型（10）
2.2显微镜头评价与选取（14）
2.2.1显微镜头评价方法（15）
2.2.2显微镜头测试分析与选取（19）
2.3基于均匀照度的LED反射光源设计（24）
2.3.1LED反射光源的结构参数确定（24）
2.3.2LED反射光源设计与均匀性计算（26）
2.3.3照度均匀性仿真分析与实验测试（29）
2.4嵌入式显微成像系统小型化设计与实现（31）
2.5本章小结（34）
3电磁-图像型磨粒传感器磁路设计与磨粒沉积特性分析研究（36）
3.1电磁-图像型磨粒传感器励磁回路设计（37）
3.1.1磁极气隙区域的磁阻分析（37）
3.1.2电磁-图像型磨粒传感器励磁回路最小截面积确定（40）
3.2电磁-图像型磨粒传感器励磁装置有限元分析（41）
3.2.1电磁-图像型磨粒传感器励磁装置的电磁场数学模型（42）
3.2.2Ansys分析电磁-图像型磨粒传感器励磁装置电磁场的参数设置（43）
3.3电磁-图像型磨粒传感器流道底面上磨粒沉积特性分析（44）
3.3.1单个沉积磨粒在电磁-图像型磨粒传感器流道底面上的受力模型（45）
3.3.2单个沉积磨粒的最小粒度与流速和工作磁场的关系（46）
3.4电磁-图像型磨粒传感器工作原理分析（48）
3.4.1磨粒沉积原理与采集方法（48）
3.4.2磁场中磨粒之间相互作用力分析（50）
3.5本章小结（53）
4电磁-图像型磨粒传感器的实现与光学显微特性分析研究（55）
4.1电磁-图像型磨粒传感器设计与分析（56）
4.1.1传感器结构原理（56）
4.1.2传感器光路分析（57）
4.2电磁-图像型磨粒传感器像面均匀性分析（60）
4.2.1反射光像面照度模型（60）
4.2.2像面照度均匀性仿真分析（63）
4.2.3实验结果与分析（67）
4.3电磁-图像型磨粒传感器磨粒显微成像特性分析（69）
4.3.1反射光显微成像建模（70）
4.3.2仿真结果与分析（74）
4.3.3测试实验与结果分析（78）
4.4本章小结（81）
5电磁-图像型磨粒传感器在线监测的磨粒图像识别算法与特征提取实验研究（82）
5.1基于UDCT的电磁-图像型磨粒传感器透射光谱片二值化算法（85）
5.1.1图像的多尺度分解（85）
5.1.2均匀离散曲波变换（86）
5.1.3基于均匀曲波变换的铁谱图像多尺度分解及特征分析（90）
5.1.4基于均匀曲波变换的铁谱图像的非线性增强（93）
5.1.5实验结果与对比分析（95）
5.2基于分水岭与H-minima变换的反射光谱片二值化算法（96）
5.2.1反射光谱片的磨粒图像亮度与饱和度增强预处理（96）
5.2.2基于分水岭与H-minima变换融合的反射光谱片二值化（100）
5.3基于磨粒浓度提取的电磁-图像型磨粒传感器实验测试研究（104）
5.3.1实验条件（104）
5.3.2电磁-图像型磨粒传感器的透反射光源设置方法（105）
5.3.3磨粒浓度特征提取的有效性测试与分析（107）
5.4本章小结（112）
6电磁-图像型磨粒传感器在线监测技术工程应用研究（114）
6.1电磁-图像型磨粒传感器在线监测技术的发动机磨损监测试验研究（115）
6.1.1发动机磨损监测系统结构原理（115）
6.1.2磨损监测软件系统开发（116）
6.1.3发动机磨损的电磁-图像型磨粒传感器在线监测系统工程应用（118）
6.2电磁-图像型磨粒传感器在线监测技术的齿轮磨损监测试验研究（121）
6.2.1齿轮磨损油液监测实验台（121）
6.2.2齿轮磨损电磁-图像型磨粒传感器磨粒浓度监测实验结果与分析（124）
6.3本章小结（137）
7电磁-图像型磨粒传感器在线监测技术研究展望（138）
参考文献（140）