基于石英晶体微天平的油液介电常数检测研究

发布时间：2025-06-04 01:38

　　油液被称为发动机的血液,其品质优劣是影响发动机性能的重要因素。油液介电常数大小是衡量油液品质优劣的关键因素。现有油液介电常数检测方法灵敏度低且无法实时监测,因而亟须一种高灵敏度且可实时监测的传感器。石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)是一种高精度谐振式传感器,具有高精度、反应灵敏、成本低等优点,被广泛作为生物、化学传感器。传统的QCM是厚度场激励模式,其激励电极位于石英晶体的两侧,主要用于微小质量的检测。而激励电极位于同侧的横向场激励模式的QCM,由于其电场可进入待测液体,因而可用于检测液体的介电常数、电导率等电学特性。本文首先详细阐述了石英晶体的基本特性,利用振动理论,推导出QCM质量效应的方程,解释QCM检测微小质量的原理。围绕QCM在液相中的测量进行理论分析,并对LFE-QCM(lateral field excited quartz crystal microbalance)在液相中可检测溶液的电学特性进行等效电路模型分析。分析油液含水率与介电常数的理论关系,确定利用石英晶体微天平检测油液介电常数的可行性。通过理论分析,分析出在液相测量...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-3铁谱分析仪（左）与光谱分析仪（右）

图1-2电容式油液检测仪润滑油磨损颗粒检测技术[3-5]是一种通过检测油液中磨损颗粒的形态、含量，实对润滑油状态的检测并预知磨损故障部位和磨损程度的检测技术。油液中的颗粒存在种来源，例如设备运行磨损产生的颗粒、因润滑油变质产生的油泥以及外界进入油液污染物等。对于油液中颗粒的检....

图1-2电容式油液检测仪润滑油磨损颗粒检测技术[3-5]

图1-2电容式油液检测仪技术[3-5]是一种通过检测油液中磨损知磨损故障部位和磨损程度的检测损产生的颗粒、因润滑油变质产生粒的检测，常用的方法包括铁谱分是利用高梯度磁场，使磨损颗粒与寸、形貌与颜色，颗粒大小为1～25为需要预处理，且检测周期长，不利用不同原子的核外电子跃迁辐....

图1-4电感式传感器ODM分析比较上述几种油液检测技术，普遍存在检测灵敏度较低、设备体积较大、无法

图1-4电感式传感器ODM液检测技术，普遍存在检测灵敏度较油液检测的要求，亟须一种高灵敏度uartzcrystalmicrobalance,QCM）是一元件，利用石英晶体的压电效应，对频率信号变化量的测量，实现质量量的检测，包括镀膜厚度以及生物化迅速[9]，已从早期常规....

图2-1理想外形的石英晶体结构示意图

.1石英晶体的各向异性各向异性是指从不同方向观察物质，物质的物理、化学特性呈现出不同的性质。各性是材料与介质中最为常见的性质，除简单均质的理想球体以外，大部分材料都具向异性。自然界中晶体的各向异性表现为沿着晶体晶格的不同方向，原子排列的周期性与疏度不尽相同。因此导致晶体不同方向....

本文编号：4049124