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一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法

阅读：645发布：2020-05-12

IPRDB可以提供一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法，所述装置包括：安装在柴油机连杆上的SAW传感器，用于反映连杆轴瓦的温度变化；固定在柴油机机体外部的信号收发器，用于控制发射、接收所述SAW传感器的不同频率的电磁波信号，并解析温度信号；固定在柴油机机体内部的信号收发器天线，用于发射所述信号收发器给出的电磁波信号、接收来自所述SAW传感器的电磁波信号。根据本发明的装置，利用SAW传感器反映连杆轴瓦的温度变化，其无线无源，安装方便，可靠性高、可维护性好、无安全隐患，可作为一种长期监测装置用于连杆大端轴瓦的温度监测。，下面是一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，其特征在于，包括：安装在柴油机连杆上的SAW传感器，用于反映连杆轴瓦的温度变化；

固定在柴油机机体外部的信号收发器，用于控制发射、接收来自所述SAW传感器的不同频率的电磁波信号，并解析温度信号；

固定在柴油机机体内部的信号收发器天线，用于发射所述信号收发器给出的电磁波信号、接收来自所述SAW传感器的电磁波信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述信号收发器连接的显示终端，用于实时显示温度变化。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述SAW传感器的感温端面紧贴于所述连杆大端轴瓦的瓦背上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述SAW传感器包括压电基片，用于将电磁波信号转化为声信号，并将调制有温度信息的声信号转化为电磁波信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述SAW传感器还包括反射栅，所述反射栅包括两组周期性分布的金属指条。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述SAW传感器还包括叉指换能器，用于将脉冲信号在所述反射栅内激励出SAW谐波。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述SAW传感器还包括SAW传感器天线，用于接收发射到SAW传感器的电磁波信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号收发器天线通过支架固定在所述柴油机机体内部。

9.一种采用权利要求1‐8之一所述的装置的测温方法，用于在线监测温度，其特征在于，包括以下步骤：信号收发器调制电磁波信号，信号收发器天线将所述电磁波信号发射到SAW传感器；

所述SAW传感器产生声信号，同时使温度信息调制到所述声信号中，然后将所述声信号转化成电磁波信号，并将所述电磁波信号发射到信号收发器天线，完成电磁波信号的激发；

所述信号收发器将所述电磁波信号解调出温度信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述SAW传感器包括压电基片、叉指换能器、反射栅和SAW传感器天线。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述SAW传感器激发电磁波信号的步骤包括：所述压电基片通过逆压电效应，将SAW传感器天线接收到的电磁波信号，在所述SAW传感器上产生声信号，同时声信号感受所述压电基片的热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中；

调制后的声信号经过所述反射栅反射后，再通过压电效应，将经所述反射栅反射的声信号转化为电磁波信号，并通过所述SAW传感器天线发射到信号收发器天线。

说明书全文

一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法

技术领域

[0001] 本发明涉及柴油机在线监测技术领域，具体而言涉及一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法。

背景技术

[0002] 随着社会工业化和自动化技术的发展，机械的结构日趋复杂，功能日益完善，自动化程度逐步提高。柴油机朝向大功率、节能环保、高强度化、高可靠性和高安全性的方向发展。为确保柴油机的安全可靠运行，在保证机械设计与制造中各项指标的实现之外，柴油机连杆大端轴瓦温度的实时监测也是非常重要的。

[0003] 然而柴油机内部工作环境恶劣，且连杆大端轴瓦为旋转机构，这导致实时监测其温度变化具有非常大的难度，目前能够对柴油机连杆大端轴瓦温度进行实时监测的方法非常少，主要有热电偶电容焊接法、PA、PC机的曲柄销滑油温度监测技术(PCOT)、有源的无线测温方法。其中，热电偶电容焊接法的热电偶容易在柴油机运行过程中被拉断，且对一些测试设备零件的粘贴要求较高，在柴油机恶劣工作环境下容易脱落，可靠性较差，安装复杂，不能作为一种长期监测手段使用；PCOT技术通过设计专门的滑油飞溅收集槽，测试收集槽中的滑油温度，从而间接反映轴瓦温度，但由于该方法是一种间接的监测轴瓦运行状态的方法，在准确性、实时性上还存在一定欠缺，不能直接反映连杆大端轴瓦的温度变化；有源的无线测温方法利用无线技术解决连杆等运动部件的信号传输问题，但这种方法大都采用无线电波、微波、蓝牙等有源的技术，都需要供电，但电池的耐温性一直都是技术难题，长期使用可能造成安全隐患，同时使用电池还需经常更换，可维护性差，不能用于长期监测装置中。

[0004] 因此，有必要提供一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置及测温方法，以解决上述技术问题。

发明内容

[0005] 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，包括：安装在柴油机连杆上的SAW(Surface Acoustic Wave，声表面波)传感器，用于反映连杆轴瓦的温度变化；固定在柴油机机体外部的信号收发器，用于控制发射、接收来自所述SAW传感器的不同频率的电磁波信号，并解析温度信号；固定在柴油机机体内部的信号收发器天线，用于发射所述信号收发器给出的电磁波信号、接收来自所述SAW传感器的电磁波信号。

[0007] 进一步，所述装置还包括与所述信号收发器连接的显示终端，用于实时显示温度变化。

[0008] 进一步，所述SAW传感器的感温端面紧贴于所述连杆大端轴瓦的瓦背上。

[0009] 进一步，所述SAW传感器包括压电基片，用于将电磁波信号转化为声信号，并将调制有温度信息的声信号转化为电磁波信号。

[0010] 进一步，所述SAW传感器还包括反射栅，所述反射栅包括两组周期性分布的金属指条。

[0011] 进一步，所述SAW传感器还包括叉指换能器，用于将脉冲信号在所述反射栅内激励出SAW谐波。

[0012] 进一步，所述SAW传感器还包括SAW传感器天线，用于接收发射到SAW传感器的电磁波信号。

[0013] 进一步，所述信号收发器天线通过支架固定在所述柴油机机体内部。

[0014] 本发明还提供一种连杆大端轴瓦的测温方法，用于在线监测温度，包括以下步骤：信号收发器调制电磁波信号，信号收发器天线将所述电磁波信号发射到SAW传感器；所述SAW传感器产生声信号，同时使温度信息调制到所述声信号中，然后将所述声信号转化成电磁波信号，并将所述电磁波信号发射到信号收发器天线，完成电磁波信号的激发；所述信号收发器将所述电磁波信号解调出温度信息。

[0015] 进一步，所述SAW传感器包括压电基片、叉指换能器、反射栅和SAW传感器天线。

[0016] 进一步，所述SAW传感器激发电磁波信号的步骤包括：所述压电基片通过逆压电效应，将SAW传感器天线接收到的电磁波信号，在所述SAW传感器上产生声信号，同时声信号感受所述压电基片的热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中；调制后的声信号经过所述反射栅反射后，再通过压电效应，将经所述反射栅反射的声信号转化为电磁波信号，并通过所述SAW传感器天线发射到信号收发器天线。

[0017] 综上所述，根据本发明的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，利用SAW传感器反映连杆轴瓦的温度变化，其无线无源，安装方便，可靠性高、可维护性好、无安全隐患，可作为一种长期监测装置用于柴油机连杆大端轴瓦的温度监测。

附图说明

[0018] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

[0019] 附图中：

[0020] 图1为本发明实施例一的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的结构示意图；

[0021] 图2为本发明实施例一的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的 SAW传感器的测温原理示意图；

[0022] 图3为本发明实施例一的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的 SAW传感器的安装示意图；

[0023] 图4为本发明实施例二的连杆大端轴瓦的测温方法的主要流程示意图。

[0024] 附图标记说明：

[0025] 100、柴油机连杆大端轴瓦的测温装置 101、SAW传感器

[0026] 102、信号收发器 103、信号收发器天线

[0027] 104、显示终端 105、连杆

[0028] 106、柴油机机体 107、连杆大端轴瓦

[0029] 108、天线支架 201、压电基片

[0030] 202、叉指换能器 203、反射栅

[0031] 204、SAW传感器天线 301、SAW测温芯片

[0032] 302、传感器壳体

具体实施方式

[0033] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

[0034] 为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便阐释本发明如何改进现有技术中存在的问题。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[0035] 应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[0036] 根据现有的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，可靠性较差，安装复杂，准确性差，实时性差，可维护性差，存在安全隐患。

[0037] 实施例一

[0038] 鉴于上述问题的存在，本发明提供一种柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，如图1所示为所述装置100的结构示意图，其包括：

[0039] 信号收发器102，固定在柴油机机体106外部；

[0040] 信号收发器天线103，固定在柴油机机体106内部；

[0041] SAW传感器101，安装在连杆105上；

[0042] 显示终端104，与所述信号收发器102连接。

[0043] 其中，所述信号收发器102用于控制发射、接收所述SAW传感器的不同频率的电磁波信号，并解析温度信号；所述信号收发器天线 103通过天线支架108支架固定在所述柴油机机体106内部，用于发射所述信号收发器102给出的电磁波信号、接收来自所述SAW传感器101的电磁波信号；所述SAW传感器101用于反映连杆大端轴瓦的温度变化，具体地，在收到所述信号收发器102发射的电磁波信号后，产生声信号，同时使温度信息调制到所述声信号中，然后将所述声信号转化成电磁波信号，并将所述电磁波信号发射到信号收发器天线，完成电磁波信号的激发。所述SAW传感器101的感温端面紧贴于连杆大端轴瓦107的瓦背上，用于感受连杆大端轴瓦107的温度变化；所述显示终端104用于实时地显示所述连杆大端轴瓦107的温度变化情况。

[0044] 图2所示为本发明实施例一的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的SAW传感器的测温原理示意图。SAW传感器的测温原理是：SAW 波速会随着外界环境因素的变化而发生改变，利用SAW波速受温度影响的特性进行测温。

[0045] 具体地，如图2所示，SAW传感器包括压电基片201、叉指换能器202、反射栅203和SAW传感器天线204。其中，所述反射栅 203由两组周期性分布的金属指条组成，两组反射栅203构成声学上的法布里谐振腔。当发射/接收收发器向SAW传感器发射脉冲信号后，叉指换能器202接收到该脉冲信号后，在谐振腔内激励出SAW谐波；接着，发射/接收收发器转变为接收状态，接收SAW传感器发出的带有温度信息的谐波信号，然后进行解析，获得相应的温度信息。所述 SAW传感器天线204用于接收发射/接收收发器向SAW传感器发射的电磁波信号。所述压电基片201利用其逆压电效应将电磁波信号转化为声信号，并利用其压电效应将调制有温度信息的声信号转化为电磁波信号；具体地，将SAW传感器天线204接收到的电磁波信号通过逆压电效应，在SAW传感器上产生声信号，同时声信号感受压电基片201的热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中，调制后的声信号经过反射栅203反射后，再通过压电效应，将经反射栅203反射的声信号转化为电磁波信号。

[0046] 进一步，所述SAW传感器还可以包括用于测温的SAW测温芯片以及用于保护压电基片、叉指换能器和反射栅的SAW传感器壳体，所述压电基片、叉指换能器和反射栅安装在SAW传感器壳体内。

[0047] 图3所示为柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的SAW传感器的安装示意图。如图所示，装有SAW测温芯片301的SAW传感器通过连杆105的连杆孔与连杆大端轴瓦107贴紧，传感器壳体302在连杆内部，传感器天线204在连杆外部，用于接收电磁波信号。

[0048] 在柴油机正常工作时，SAW传感器101随连杆一起高速旋转，实时反射带有温度信息的电磁波信号，信号收发器102和信号收发器天线103固定在柴油机的机体上处于静止状态，实时解析带有温度信息的电磁波信号。

[0049] 具体地，本发明提供的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的工作原理在于：

[0050] 首先，信号收发器102发射信号：信号收发器102完成电磁波信号调制，通过信号收发器天线103将电磁波信号发射到SAW传感器天线204；

[0051] 然后，SAW传感器101激发信号：压电基片201通过逆压电效应，将SAW传感器天线204接收到的电磁波信号，在SAW传感器101 上产生声信号，同时声信号感受压电基片201的热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中，调制后的声信号经过反射栅203反射后，再通过压电效应，将经反射栅203反射的声信号转化为电磁波信号，并通过 SAW传感器天线204发射；

[0052] 最后，信号收发器102接收信号：信号收发器天线103接收返回的电磁波信号，信号收发器解调出温度信息。

[0053] 本发明提供的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置的有益效果是：

[0054] 1.无线，避免了线缆随连杆高速运转而容易断裂的问题，因此安装方便，可以直接安装在连杆上，可靠性高；

[0055] 2.无源，不需要更换电池，避免了电池因为温度高而容易爆炸的隐患，因此可维护性好，无安全隐患，可作为一种长期监测手段用于柴油机连杆大端轴瓦的温度监测；

[0056] 3.SAW传感器的感温端面紧贴于连杆大端轴瓦的瓦背上，用于感受连杆大端轴瓦的温度变化，因此准确性高，实时性强。

[0057] 综上所述，根据本发明的柴油机连杆大端轴瓦的测温装置，利用 SAW传感器反映连杆轴瓦的温度变化，其无线无源，安装方便，可靠性高、可维护性好、无安全隐患，可作为一种长期监测装置用于柴油机连杆大端轴瓦的温度监测。

[0058] 实施例二

[0059] 本发明提出了一种柴油机连杆大端轴瓦的测温方法，如图4所示，其包括以下主要步骤：

[0060] 在步骤S401中，信号收发器调制电磁波信号，信号收发器天线将所述电磁波信号发射到SAW传感器；

[0061] 在步骤S402中，所述SAW传感器产生声信号，同时使温度信息调制到所述声信号中，然后将所述声信号转化成电磁波信号，并将所述电磁波信号发射到信号收发器天线，完成电磁波信号的激发；

[0062] 在步骤S403中，所述信号收发器将所述电磁波信号解调出温度信息。

[0063] 进一步，所述SAW传感器包括压电基片、叉指换能器、反射栅和SAW传感器天线。

[0064] 进一步，所述SAW传感器激发电磁波信号的步骤包括：压电基片通过逆压电效应，将SAW传感器天线接收到的电磁波信号，在SAW 传感器上产生声信号，同时声信号感受压电基片的热胀冷缩，把温度信息调制到声信号中；调制后的声信号经过反射栅反射后，再通过压电效应，将经反射栅反射的声信号转化为电磁波信号，并通过SAW 传感器天线发射到信号收发器天线。

[0065] 综上所述，根据本发明的柴油机连杆大端轴瓦的测温方法，利用 SAW传感器将调制有温度信息的声信号转化成电磁波信号，其无线无源，安装方便，可靠性高、可维护性好、无安全隐患，可作为一种长期监测手段用于柴油机连杆大端轴瓦的温度监测。

[0066] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

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