[实用新型]一种小型高温振动传感器

说明书

技术领域

本发明属于航空测控技术领域，具体涉及航空发动机振动测试及高温振动传感器技术。 

背景技术

航空发动机是飞机的心脏，它的性能优劣和安全性直接关系到整架飞机的性能和安全。航空发动机90%以上的结构强度故障都是由振动引起或与振动有关。在发动机研制、生产及运行过程中，航空发动机振动测试是一个非常重要的环节，是发动机可靠性试验的重要内容。目前，航空发动机的振动测试受传感器耐温能力的限制，传感器安装于发动机前后支点，测量发动机机匣的振动，测振点离振源较远，易受发动机结构振动的干扰，测量误差较大。随着航空推进技术的发展，测试要求不断提高，需要传感器小型化、测试点靠近振源，直接测试高压涡轮、转子轴承等高温部位的复杂随机振动，提高振动测量的准确性，保证航空发动机的安全性和可靠性。满足这种测试要求的传感器工作温度需达650℃，甚至更高，国内高温振动测试传感器的耐温能力、可靠性还达不到这种要求。 

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种小型高温振动传感器，耐温能力达650℃，能直接安装于发动机内，测试高压涡轮、轴承及发动机整机等发动机高温部位的振动。 

本实用新型的发明目的是通过以下技术方案实现的： 

一种小型高温振动传感器，包含电缆、基座、隔离罩、传感器敏感组件、预紧螺母、预紧螺杆，所述传感器敏感组件包含只敏感纵向的振动，对其他方向的振动无输出的压电元件、位于压电元件两侧的隔离垫片、设置在压电元件表面的引电片、以及放置在压电元件远离基座一侧的质量块；高温电缆通过基座与引电片相接，传感器敏感组件通过预紧螺杆和预紧螺母固定于基座的侧面沿基座轴向装配，与振动方向垂直，隔离罩将传感器敏感组件盖合并与基座连接。 

优选地，压电元件为经过绕X轴旋转135°、绕Y轴旋转35.1°二次旋转切割、纵向极化的压电元件。 

优选地，压电元件采用居里温度960℃，满足650℃工作要求的高居里压电陶瓷。 

优选地，压电元件的尺寸为Φ9×Φ5×1mm。 

优选地，高温电缆的屏蔽层、基座、隔离罩、引电片、预紧螺母、预紧螺杆采用可在700℃以下长期工作的高温合金材料。 

优选地，质量块采用比重为16-17（g/cm³）的高比重合金。 

优选地，高比重合金为铜钨90。 

优选地，隔离垫片为陶瓷隔离垫片。 

优选地，高温电缆与基座采用焊接方式连接。 

当发动机振动时，质量块敏感到发动机振动，产生一个纵向的剪切力，压电元件通过旋转切割，纵向极化，只敏感纵向的振动，对其他方向的振动不敏感，压电元件在这个剪切力的作用下产生与振动量成正比的电荷信号，该信号通过引电片、高温电缆传输到远端的信号调理器，转换成与振动量对应的电压信号，实现发动机振动测量。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：传感器结构横向剪切设计，改善传感器抗高温冲击性能，传感器与高温电缆采用整体式耐高温设计，提高传感器信号传输的可靠性，传感器体积小、重量 轻，耐温能力达650℃，能直接安装于发动机内部振动源，测试航空发动机高温部位的振动，提高了航空发动机振动测试的准确性。 

附图说明

图1为本实用新型一种小型高温振动传感器的结构示意图。 

图2为本实用新型压电元件的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作一步的详细描述。 

参见图1，一种应用于航空发动机的小型高温振动传感器包括高温电缆1、基座2、隔离罩3、引电片4、质量块5、预紧螺母6、预紧螺杆7、隔离垫片8、压电元件9等组成。压电元件9、质量块通过预紧螺杆、预紧螺母固定于基座侧面，沿基座轴向装配。压电元件9通过绕X轴旋转135°、绕Y轴旋转35.1°二次旋转切割、纵向极化，只敏感纵向的振动，对其他方向的振动无输出，尺寸为Φ9×Φ5×1mm。压电元件9两端是高温陶瓷隔离垫片8，与基座等金属部件隔离，中间是引电片4，引出电荷信号，隔离罩3与基座焊接，屏蔽隔离外界干扰。 

高温电缆1的屏蔽层、基座2、隔离罩3、引电片4、预紧螺母6、预紧螺杆7采用高温合金材料，可在700℃以下长期工作。质量块采用高比重合金，有较高的质量和较小的体积。压电元件采用高居里压电陶瓷，居里温度960℃，满足650℃工作要求。高温电缆1与基座2焊接为一个整体，减少接插件联接环节，提供信号传输的可靠性。 

传感器通过中间的安装孔10固定于发动机上，当发动机振动时，质量块5敏感发动机振动，产生一个纵向的剪切力，压电元件9受剪切力的作用，在压电元件表面产生与剪切力对应的电荷信号，引电片 4与电缆1通过精密微型焊接联接，将电荷信号传输到远端温度相对较低的信号调理器，将电荷信号转换成与振动量对应的电压信号。实现发动机高温振动测量。整个敏感组合体是横向装配，与振动方向垂直，温度产生的各种热应力主要在基座的轴向，而压电元件只对振动方向（纵向）敏感，对横向热应力及其他方向的振动不敏感，可有效降低传感器的热释电输出及横向灵敏度，提高传感器抗温度冲击的性能，满足航空发动机高温恶劣环境的工作要求。