发动机在运转过程中,零部件会发生磨损,产生的金属颗粒会混入润滑油中。润滑油中的金属颗粒会加快发动机零部件的磨损速率,引发发动机故障。通过对润滑油中的金属颗粒的尺寸、数量和材质等进行检测识别,能够判断发动机的磨损部位及磨损程度,进而对发动机进行针对性的保养维护,对提高发动机工作的可靠性具有重要意义。本文以新型电感式润滑油金属颗粒检测传感器为研究对象,对传感器磁场分布、铁铜颗粒对磁场的扰动特性进行分析,并结合实验研究进行验证。首先,提出一种以多层矩形线圈为核心的传感器结构,阐述电感式金属颗粒检测传感器的检测原理,基于毕奥-萨伐尔定律,建立线圈电感变化量与传感器线圈匝数、金属颗粒的关系的数学模型。然后,详细设计并制作具有激励和检测功能的压控振荡电路,通过该电路将金属颗粒引起线圈电感的变化转化为频率变化从而实现电感变化量的检测。接着,通过ANSYS Maxwell软件对影响线圈电感与金属颗粒函数关系的因素进行仿真分析,确定传感器的线圈匝数,验证设计的传感器结构的可行性。随后,通过Lab VIEW软件设计数据采集系统,基于小波变换原理,利用MATLAB对采集到的频率信号进行降噪;最后,对传感器检测金属颗粒的性能进行试验研究。研究表明:该传感器能够在截面积为10mm~2的流道中识别不小于50μm的铁颗粒及不小于100μm的铜颗粒,克服了传统电感式传感器在大流道中灵敏度严重下降的问题;同时,使用一种优化的测量电路,使传感器输出的噪声幅值低于30Hz,提高了传感器的灵敏度;此外,采用多层矩形线圈的结构方式,提高磁场均匀性的同时降低了多个金属同时进入检测段而导致误报金属颗粒粒径的几率。本文的研究成果在发动机润滑油金属颗粒检测中具有重要的理论和应用价值。