本书主要通过讲解磨粒传感器的相关技术，对油液磨粒在线监测技术进行了详细的讲解。首先讲解了电磁式磨粒监测机理及磨粒监测传感器数学建模；其次对磨粒监测传感器输出的影响因素进行了解读；最后进行传感器的结构优化，并提出传感器灵敏度的提高方法，提高传感器监测的效果。同时，通过设计磨粒在线监测模拟实验台与综合传动油液磨粒在线监测实验台，验证磨粒监测理论分析模型及磨粒信号变化规律。
本书专业性强，适合高校摩擦磨损、传感器、油液在线监测等方向的老师和研究生阅读，也可供相关行业的实验研究人员和工程实践人员阅读。
第1章 概述 001
1.1 油液磨粒监测技术 002
1.1.1 基于光学的磨粒监测法 003
1.1.2 基于电学的磨粒监测法 005
1.1.3 基于声学的磨粒监测法 006
1.1.4 基于磁学的磨粒监测法 007
1.2 电磁式磨粒在线监测技术 011
1.2.1 电磁式磨粒在线监测技术研究现状 012
1.2.2 电磁式磨粒在线监测技术存在的问题 016
1.2.3 电磁式磨粒在线监测技术的发展趋势 016
1.3 本章小结 017
第2章 电磁式磨粒监测传感器数学建模 019
2.1 磨粒与设备磨损的关系 020
2.1.1 磨损失效的磨粒特征 020
2.1.2 磨损失效的磨粒种类 022
2.2 磨粒检测磁特性建模 023
2.2.1 单磨粒磁特性建模分析 023
2.2.2 多磨粒磁特性建模分析 030
2.3 静磁场中球体金属磨粒磁特性研究 034
2.3.1 静磁场中铁磁性球体磨粒磁感应强度分布研究 034
2.3.2 静磁场中铁磁性球体磨粒引起的磁能变化 038
2.4 交变磁场中球体磨粒磁特性研究 041
2.4.1 交变磁场中铁磁性球体磨粒磁感应强度分布研究 041
2.4.2 交变磁场中非铁磁性球体磨粒磁感应强度分布研究 049
2.4.3 交变磁场中球体磨粒引起的磁能变化 050
2.5 本章小结 052
第3章 磨粒监测传感器输出信号影响因素分析 055
3.1 磨粒在线监测传感器磁场和感应电动势计算 056
3.1.1 磨粒在线监测传感器磁场计算 056
3.1.2 磨粒在线监测传感器感应电动势计算 063
3.2 励磁线圈宽度对传感器输出的影响 065
3.2.1 励磁线圈宽度对传感器内部磁场的影响 065
3.2.2 励磁线圈宽度对感应电动势的影响 066
3.3 励磁线圈匝数对传感器输出的影响 067
3.3.1 励磁线圈匝数对传感器内部磁场的影响 067
3.3.2 励磁线圈匝数对感应电动势的影响 068
3.4 励磁线圈间距对传感器输出的影响 068
3.4.1 励磁线圈间距对传感器内部磁场的影响 068
3.4.2 励磁线圈间距对感应电动势的影响 069
3.5 其他参数对传感器输出的影响 072
3.5.1 励磁频率对感应电动势的影响 072
3.5.2 磨粒直径对感应电动势的影响 075
3.5.3 传感器内径对感应电动势的影响 076
3.6 本章小结 076
第4章 传感器结构参数优化与设计 079
4.1 传感器结构参数优化的性能评价指标 080
4.2 线圈结构参数与磁场均匀性分析 084
4.2.1 线圈结构参数对磁场均匀性的影响 084
4.2.2 正交试验分析线圈参数对磁场均匀性的影响 087
4.3 传感器线圈结构参数优化建模 089
4.3.1 粒子群优化算法概述 089
4.3.2 粒子群优化算法流程 091
4.3.3 粒子群算法结构参数优化的目标函数 092
4.3.4 粒子群算法优化结果分析 093
4.4 传感器其他参数的设计与计算 094
4.4.1 传感器轴向尺寸和外径的确定 094
4.4.2 传感器电路参数的确定 095
4.5 本章小结 097
第5章 高灵敏度感应信号检测方法 099
5.1 添加高磁导率铁芯方法提高检测灵敏度 100
5.1.1 应用高磁导率铁芯的电磁式传感器结构 100
5.1.2 铁芯结构对传感器性能的影响 101
5.1.3 线圈四侧铁芯结构及其对性能的影响 106
5.1.4 铁芯参数对传感器性能影响的仿真分析 108
5.2 谐振电路方法提高检测灵敏度 114
5.2.1 LC谐振电路原理 114
5.2.2 LC谐振电路对传感器灵敏度影响的分析 116
5.3 微弱磨粒信号的快速提取 120
5.4 磨粒微弱感应信号滤波 124
5.4.1 小波阈值滤波算法 124
5.4.2 小波滤波关键参数的确定 125
5.4.3 信号滤波效果的评价指标 128
5.4.4 不同滤波技术的仿真分析 129
5.5 本章小结 130
第6章 高灵敏度磨粒在线监测系统设计 133
6.1 电感式油液磨粒在线监测仪器设计 134
6.1.1 传感器监测仪器系统的总体设计 134
6.1.2 传输协议的设计 135
6.1.3 监测传感器 135
6.2 数字锁相放大器 138
6.2.1 锁相放大器原理概述 138
6.2.2 锁相放大器的工作原理 139
6.2.3 数字锁相放大器设计 143
6.3 交流稳流励磁电路 145
6.3.1 基于FPGA的正弦波形发生器 145
6.3.2 模拟低通滤波器 146
6.3.3 波形放大电路 147
6.3.4 驱动电路 148
6.3.5 电路测试 149
6.4 磨粒监测软件设计 151
6.5 本章小结 153
第7章 油液磨粒在线监测实验 155
7.1 实验磨粒的选取 156
7.2 磨粒监测模拟实验 160
7.2.1 单磨粒实验 160
7.2.2 双磨粒实验 168
7.2.3 添加高磁导率铁芯的传感器监测实验 171
7.2.4 传感器线圈参数优化实验 175
7.3 磨粒监测油液实验 180
7.3.1 磨粒监测油液实验概述 180
7.3.2 传感器结构参数优化油液实验 182
7.3.3 磨粒监测汇流排传动系统油液实验 185
7.4 本章小结 188
参考文献 189
王立勇，北京信息科技大学教授、博士生导师,在特种车辆传动装置测控系统设计、微小磨粒在线检测传感器研发和无人车辆控制技术领域开展深入研究，先后主持国家自然科学基金项目2项，省部级和军工科研项目30余项，在复杂机电系统状态监测与控制技术领域解决了多项关键技术和共性问题，先后发表学术论文100余篇，授权20余项，多项研究成果转化落地并取得显著经济效益，荣获行业科技进步一等奖1项，二等奖3项。
郑长松，北京理工大学副教授、博士生导师。长期从事装甲车辆传动技术、信息融合技术与故障诊断技术的教学与科研工作。主持国家自然科学基金、国防基础产品创新计划、装备预先研究课题、重大型号装备、液力行星变速箱开发等项目30余项。发表学术论文80余篇，其中被SCI/EI收录20余篇、授权发明12项。获国防科技进步一等奖1项、中国仪器仪表学会科技进步一等奖1项、中国兵器工业集团科技进步奖3项。
