[實用新型]一種小型高溫振動傳感器

有效

• 申請號: 201320665189.7
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN203534825U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 顧寶龍;黃建民;趙振平;陳佳壁;晏生劍;潘威
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所
• 主分類號: G01M15/12
• 分類號: G01M15/12
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 杜林雪

技術領域

本發明屬于航空測控技術領域，具體涉及航空發動機振動測試及高溫振動傳感器技術。?

背景技術

航空發動機是飛機的心臟，它的性能優劣和安全性直接關系到整架飛機的性能和安全。航空發動機90%以上的結構強度故障都是由振動引起或與振動有關。在發動機研制、生產及運行過程中，航空發動機振動測試是一個非常重要的環節，是發動機可靠性試驗的重要內容。目前，航空發動機的振動測試受傳感器耐溫能力的限制，傳感器安裝于發動機前后支點，測量發動機機匣的振動，測振點離振源較遠，易受發動機結構振動的干擾，測量誤差較大。隨著航空推進技術的發展，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、轉子軸承等高溫部位的復雜隨機振動，提高振動測量的準確性，保證航空發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℃，甚至更高，國內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。?

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型的發明目的在于提供一種小型高溫振動傳感器，耐溫能力達650℃，能直接安裝于發動機內，測試高壓渦輪、軸承及發動機整機等發動機高溫部位的振動。?

本實用新型的發明目的是通過以下技術方案實現的：?

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、預緊螺母、預緊螺桿，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、位于壓電元件兩側的隔離墊片、設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的質量塊；高溫電纜通過基座與引電片相接，傳感器敏感組件通過預緊螺桿和預緊螺母固定于基座的側面沿基座軸向裝配，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。?

優選地，壓電元件為經過繞X軸旋轉135°、繞Y軸旋轉35.1°二次旋轉切割、縱向極化的壓電元件。?

優選地，壓電元件采用居里溫度960℃，滿足650℃工作要求的高居里壓電陶瓷。?

優選地，壓電元件的尺寸為Φ9×Φ5×1mm。?

優選地，高溫電纜的屏蔽層、基座、隔離罩、引電片、預緊螺母、預緊螺桿采用可在700℃以下長期工作的高溫合金材料。?

優選地，質量塊采用比重為16-17（g/cm³）的高比重合金。?

優選地，高比重合金為銅鎢90。?

優選地，隔離墊片為陶瓷隔離墊片。?

優選地，高溫電纜與基座采用焊接方式連接。?

當發動機振動時，質量塊敏感到發動機振動，產生一個縱向的剪切力，壓電元件通過旋轉切割，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、高溫電纜傳輸到遠端的信號調理器，轉換成與振動量對應的電壓信號，實現發動機振動測量。?

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：傳感器結構橫向剪切設計，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計，提高傳感器信號傳輸的可靠性，傳感器體積小、重量?輕，耐溫能力達650℃，能直接安裝于發動機內部振動源，測試航空發動機高溫部位的振動，提高了航空發動機振動測試的準確性。?

附圖說明

圖1為本實用新型一種小型高溫振動傳感器的結構示意圖。?

圖2為本實用新型壓電元件的結構示意圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作一步的詳細描述。?

參見圖1，一種應用于航空發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、質量塊5、預緊螺母6、預緊螺桿7、隔離墊片8、壓電元件9等組成。壓電元件9、質量塊通過預緊螺桿、預緊螺母固定于基座側面，沿基座軸向裝配。壓電元件9通過繞X軸旋轉135°、繞Y軸旋轉35.1°二次旋轉切割、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Φ9×Φ5×1mm。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。?

高溫電纜1的屏蔽層、基座2、隔離罩3、引電片4、預緊螺母6、預緊螺桿7采用高溫合金材料，可在700℃以下長期工作。質量塊采用高比重合金，有較高的質量和較小的體積。壓電元件采用高居里壓電陶瓷，居里溫度960℃，滿足650℃工作要求。高溫電纜1與基座2焊接為一個整體，減少接插件聯接環節，提供信號傳輸的可靠性。?

傳感器通過中間的安裝孔10固定于發動機上，當發動機振動時，質量塊5敏感發動機振動，產生一個縱向的剪切力，壓電元件9受剪切力的作用，在壓電元件表面產生與剪切力對應的電荷信號，引電片?4與電纜1通過精密微型焊接聯接，將電荷信號傳輸到遠端溫度相對較低的信號調理器，將電荷信號轉換成與振動量對應的電壓信號。實現發動機高溫振動測量。整個敏感組合體是橫向裝配，與振動方向垂直，溫度產生的各種熱應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，滿足航空發動機高溫惡劣環境的工作要求。?