机器油液微流控检测技术研究

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1、南京航空航天大学博士学位论文摘要油液分析是对机械设备的润滑和液压传动状态进行监测的重要手段，能有效的诊断机械设备的磨损故障和监测油液使用中性能的变化。本文从满足机械设备状态监测和故障诊断的需要出发，借助微机电系统技术和图像测量技术，发展了基于微流控芯片的油液检测系统，不仅能在实验室中实现机器油液的快速、简便和综合分析，而且具有实现油液在线监测的潜力。论文对芯片设计和加工、油液—颗粒的微管道流动理论、油液—颗粒微流动成像模型、运动颗粒图像分析、颗粒分离检测和油液粘度测量技术进行了研究。主要内容如下：1分析和总结了目前国内外机器油液在线和离线两方面的检测技术

2、的发展状况和趋势，以及微流控技术的进展，提出了微流控技术应用于油液分析的思想，分析了微流控技术和图像检测技术在油液分析中应用的优势和前景。2介绍了油液检测微流控芯片的特点和加工过程，设计了气力驱动的芯片检测综合伺服系统和动态目标显微数字成像的观测方法。3进行了芯片微管道内油液及颗粒运动的理论分析，并发展了数字粒子图像测速技术，对微管道内的流场进行了实验测量。4建立了显微镜下油液中运动颗粒的数字成像模型，分析了显微镜、摄像机、微流控检测芯片的参数以及油液流速对颗粒成像的影响，构成了研究微流动颗粒图像处理方法的基础。5对微流动颗粒图像的特征进行了总结，根据颗

3、粒的运动特性发展了基于基准帧差分的目标提取方法，以运动模糊模型为基础讨论了颗粒目标的模糊恢复以及参数测量与识别的问题，对于严重退化的油液颗粒图像，以磨损颗粒图谱库为基础进行了模拟，研究了各参数在图像严重退化条件下的变化特性，建立了图像严重退化条件下的磨粒分类和识别体系。6对微流动条件下油液和颗粒的控制技术进行了研究，探讨了污染颗粒在磁场和流场的作用下的运动规律，设计了油液污染物综合检测微流控芯片，提出了根据不同观测点图像集计算污染度、铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒各具体分类下的浓度的方法；分析了微管道内两相层流的运动参数和油液粘度的关系，并进行了初步实验。7解

4、决了油液污染物综合分析系统实用化中的几个关键问题，介绍了软件系统的结构，并同传统仪器进行了对比实验。I机器油液微流控检测技术研究关键词：油液分析微流控检测显微图像分析退化图像处理颗粒磁场分离粘度测量II南京航空航天大学博士学位论文AbstractOilanalysisistheimportantmeansformonitoringthelubricationandhydraulictransmissionconditionofmachineryequipment,whichcaneffectivelydiagnoseabrasionfaultsandmo

5、nitorvariabilityofoilperformanceofmachineryequipmentsduringusing.FortherequiementsofconditionmonitoringandfaultdiagnosisofthemachineryequipmentsandbydintoftechnologiesofMicroElectro-MechanicalSystemsandimagemeasurement,theoilmicrofluidicdetectionsystemisdevelopedinthethesis,which

6、notonlycanrealizetherapid,simpleandintegratedanalysis,butalsohasthepotentialabilityofon-lineoilmonitoring.Theresearchinvolvesthestudyonthedesignandmachiningofchips,motiontheoryofoil-particleinmicrochannel,microflowimagingmodelofoil-particle,movingparticleimageanalysis,particlesse

7、perationdetetionandoilviscositymeasurement.Themaincontentsarelistedasfollows.1Analyzingandsummarizingnationalandforeignmachineryoildetectiontechnologydevelopingconditionincludingoff-lineandon-linesystems,andthedevelopmentofmicro-fluidictechnology.Theideaofapplyingmicrofluidictech

8、nologytooilanalysisisputforward,andthead