为给研制在线铁谱仪提供理论依据,建立了在线铁谱仪中的磨粒沉降运动模型,采用有限元法仿真了直流电磁铁磁场的分布情况,研究了磨粒在磨粒探测器中的沉降运动机理,分析了油样粘度ηc、初始高度y0、磨粒直径D等参数对磨粒沉积位置的影响.仿真结果表明:在两个磁极之间存在一个夹角β的条件下,在线铁谱仪既具有较高的磨粒沉淀率,又避免了大磨粒的'堆积'.

提出了一种适用于在线铁谱仪磁场的优化设计方法。首先建立结合永磁体与电磁铁的混合磁铁模式，然后设计一种以磨粒所受磁力为依据的衡量磁场性能的目标函数，再采用改进遗传算法和有限元方法对混合磁铁进行了优化设计。以优化结果为依据研制了混合磁铁，并进行了实验测试。结果表明，与磁感应强度相比，所提出的目标函数更适合判断铁谱仪磁场的性能；混合磁铁满足在线铁谱仪的功能要求，体积只有电磁铁的1／3。

介绍了一种新型在线铁谱仪的原理，性能和试验结果，该仪器通过DSP计算遮光面积百分比，磨损指数以及分类特征大磨粒，能够判断被监测机器的磨损状态并预报异常磨损，试验结果表明，所研制的仪器能较好地满足在线磨损检测的要求。

为能同时分析特征大磨粒形态以及遮光面积百分比数据，以诊断被监测机器的磨损状态，将互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、数字信号处理器(DSP)技术、复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术应用到在线铁谱分析中，以此为基础研制了在线图像铁谱仪，实现了沉积磨粒图像的在线采集与自动识别。结果表明，使用该仪器可成功地采集到包含特征大磨粒的铁谱图像。对试验图像数据的分析证明了该仪器能较好地满足在线磨损监测的要求。