一種小型高溫振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型高溫振動傳感器，包含電纜、基座、隔離罩、傳感器敏感組件、預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺桿，所述傳感器敏感組件包含只敏感縱向的振動，對其他方向的振動無輸出的壓電元件、位于壓電元件兩側(cè)的隔離墊片、設(shè)置在壓電元件表面的引電片、以及放置在壓電元件遠離基座一側(cè)的質(zhì)量塊；高溫電纜通過基座與引電片相接，傳感器敏感組件通過預(yù)緊螺桿和預(yù)緊螺母固定于基座的側(cè)面沿基座軸向裝配，與振動方向垂直，隔離罩將傳感器敏感組件蓋合并與基座連接。本實用新型體積小、重量輕，耐溫能力達650℃，能直接安裝于發(fā)動機內(nèi)部振動源，測試航空發(fā)動機高溫部位的振動，提高了航空發(fā)動機振動測試的準確性。
【專利說明】一種小型高溫振動傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空測控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及航空發(fā)動機振動測試及高溫振動傳感器技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機是飛機的心臟，它的性能優(yōu)劣和安全性直接關(guān)系到整架飛機的性能和安全。航空發(fā)動機90%以上的結(jié)構(gòu)強度故障都是由振動引起或與振動有關(guān)。在發(fā)動機研制、生產(chǎn)及運行過程中，航空發(fā)動機振動測試是一個非常重要的環(huán)節(jié)，是發(fā)動機可靠性試驗的重要內(nèi)容。目前，航空發(fā)動機的振動測試受傳感器耐溫能力的限制，傳感器安裝于發(fā)動機前后支點，測量發(fā)動機機匣的振動，測振點離振源較遠，易受發(fā)動機結(jié)構(gòu)振動的干擾，測量誤差較大。隨著航空推進技術(shù)的發(fā)展，測試要求不斷提高，需要傳感器小型化、測試點靠近振源，直接測試高壓渦輪、轉(zhuǎn)子軸承等高溫部位的復(fù)雜隨機振動，提高振動測量的準確性，保證航空發(fā)動機的安全性和可靠性。滿足這種測試要求的傳感器工作溫度需達650°C，甚至更高，國內(nèi)高溫振動測試傳感器的耐溫能力、可靠性還達不到這種要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種小型高溫振動傳感器，耐溫能力達650°C，能直接安裝于發(fā)動機內(nèi)，測試高壓渦輪、軸承及發(fā)動機整機等發(fā)動機高溫部位的振動。
[0004]本實用新型的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種小型高 溫振動傳感器，包含電纜、基座、隔離罩、傳感器敏感組件、預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺桿，所述傳感器敏感組件包含只敏感縱向的振動，對其他方向的振動無輸出的壓電元件、位于壓電元件兩側(cè)的隔離墊片、設(shè)置在壓電元件表面的引電片、以及放置在壓電元件遠離基座一側(cè)的質(zhì)量塊；高溫電纜通過基座與引電片相接，傳感器敏感組件通過預(yù)緊螺桿和預(yù)緊螺母固定于基座的側(cè)面沿基座軸向裝配，與振動方向垂直，隔離罩將傳感器敏感組件蓋合并與基座連接。
[0006]優(yōu)選地，壓電元件為經(jīng)過繞X軸旋轉(zhuǎn)135°、繞Y軸旋轉(zhuǎn)35.1° 二次旋轉(zhuǎn)切割、縱向極化的壓電元件。
[0007]優(yōu)選地，壓電元件采用居里溫度960°C，滿足650°C工作要求的高居里壓電陶瓷。
[0008]優(yōu)選地，壓電元件的尺寸為Φ9ΧΦ5Χ1πιπι。
[0009]優(yōu)選地，高溫電纜的屏蔽層、基座、隔離罩、引電片、預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺桿采用可在7000C以下長期工作的高溫合金材料。
[0010]優(yōu)選地，質(zhì)量塊采用比重為16-17 (g/cm3)的高比重合金。
[0011]優(yōu)選地，高比重合金為銅鎢90。
[0012]優(yōu)選地，隔離墊片為陶瓷隔離墊片。
[0013]優(yōu)選地，高溫電纜與基座采用焊接方式連接。[0014]當發(fā)動機振動時，質(zhì)量塊敏感到發(fā)動機振動,產(chǎn)生一個縱向的剪切力,壓電元件通過旋轉(zhuǎn)切割，縱向極化，只敏感縱向的振動，對其他方向的振動不敏感，壓電元件在這個剪切力的作用下產(chǎn)生與振動量成正比的電荷信號，該信號通過引電片、高溫電纜傳輸?shù)竭h端的信號調(diào)理器，轉(zhuǎn)換成與振動量對應(yīng)的電壓信號，實現(xiàn)發(fā)動機振動測量。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:傳感器結(jié)構(gòu)橫向剪切設(shè)計，改善傳感器抗高溫沖擊性能，傳感器與高溫電纜采用整體式耐高溫設(shè)計，提高傳感器信號傳輸?shù)目煽啃?，傳感器體積小、重量輕，耐溫能力達650°C，能直接安裝于發(fā)動機內(nèi)部振動源，測試航空發(fā)動機高溫部位的振動，提高了航空發(fā)動機振動測試的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一種小型高溫振動傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實用新型壓電元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作一步的詳細描述。
[0019]參見圖1，一種應(yīng)用于航空發(fā)動機的小型高溫振動傳感器包括高溫電纜1、基座2、隔離罩3、引電片4、質(zhì)量塊5、預(yù)緊螺母6、預(yù)緊螺桿7、隔離墊片8、壓電元件9等組成。壓電元件9、質(zhì)量塊通過預(yù)緊螺桿、預(yù)緊螺母固定于基座側(cè)面，沿基座軸向裝配。壓電元件9通過繞X軸旋轉(zhuǎn)135°、繞Y軸旋轉(zhuǎn)35.1 ° 二次旋轉(zhuǎn)切割、縱向極化，只敏感縱向的振動，對其他方向的振動無輸出，尺寸為Φ9ΧΦ5Χ1πιπι。壓電元件9兩端是高溫陶瓷隔離墊片8，與基座等金屬部件隔離，中間是引電片4，引出電荷信號，隔離罩3與基座焊接，屏蔽隔離外界干擾。
[0020]高溫電纜I的屏蔽層、基座2、隔離罩3、引電片4、預(yù)緊螺母6、預(yù)緊螺桿7采用高溫合金材料，可在700°C以下長期工作。質(zhì)量塊采用高比重合金，有較高的質(zhì)量和較小的體積。壓電元件采用高居里壓電陶瓷，居里溫度960°C，滿足650°C工作要求。高溫電纜I與基座2焊接為一個整體，減少接插件聯(lián)接環(huán)節(jié)，提供信號傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0021]傳感器通過中間的安裝孔10固定于發(fā)動機上，當發(fā)動機振動時,質(zhì)量塊5敏感發(fā)動機振動，產(chǎn)生一個縱向的剪切力，壓電元件9受剪切力的作用，在壓電元件表面產(chǎn)生與剪切力對應(yīng)的電荷信號，引電片4與電纜I通過精密微型焊接聯(lián)接，將電荷信號傳輸?shù)竭h端溫度相對較低的信號調(diào)理器，將電荷信號轉(zhuǎn)換成與振動量對應(yīng)的電壓信號。實現(xiàn)發(fā)動機高溫振動測量。整個敏感組合體是橫向裝配，與振動方向垂直，溫度產(chǎn)生的各種熱應(yīng)力主要在基座的軸向，而壓電元件只對振動方向(縱向)敏感，對橫向熱應(yīng)力及其他方向的振動不敏感，可有效降低傳感器的熱釋電輸出及橫向靈敏度，提高傳感器抗溫度沖擊的性能，滿足航空發(fā)動機高溫惡劣環(huán)境的工作要求。
【權(quán)利要求】
1.一種小型高溫振動傳感器，包含電纜、基座、隔離罩、傳感器敏感組件、預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺桿，其特征在于: 所述傳感器敏感組件包含只敏感縱向的振動，對其他方向的振動無輸出的壓電元件、位于壓電元件兩側(cè)的隔離墊片、設(shè)置在壓電元件表面的引電片、以及放置在壓電元件遠離基座一側(cè)的質(zhì)量塊； 高溫電纜通過基座與引電片相接，傳感器敏感組件通過預(yù)緊螺桿和預(yù)緊螺母固定于基座的側(cè)面沿基座軸向裝配，與振動方向垂直，隔離罩將傳感器敏感組件蓋合并與基座連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述壓電元件為經(jīng)過繞X軸旋轉(zhuǎn)135°、繞Y軸旋轉(zhuǎn)35.1° 二次旋轉(zhuǎn)切割、縱向極化的壓電元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述壓電元件采用居里溫度960°C，滿足650°C工作要求的高居里壓電陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述壓電元件的尺寸為 Φ9Χ Φ5Χ 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述高溫電纜的屏蔽層、基座、隔離罩、引電片、預(yù)緊螺母、預(yù)緊螺桿采用可在700°C以下長期工作的高溫合金材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述質(zhì)量塊采用比重為16-17g/cm3的高比重合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述高比重合金為銅鎢90。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型高溫振動傳感器，其特征在于所述隔離墊片為陶瓷隔離墊片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型高溫振動傳感器，其特征在于所述高溫電纜與基座采用焊接方式連接。
【文檔編號】G01M15/12GK203534825SQ201320665189
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】顧寶龍, 黃建民, 趙振平, 陳佳壁, 晏生劍, 潘威 申請人:中國航空工業(yè)集團公司上海航空測控技術(shù)研究所