[发明专利]一种超低温振动传感器

说明书

本发明公开了一种超低温振动传感器，工作时无需外部供电，内部无电子元器件，使用温度范围广，不受电子元器件限制；超低温振动传感器工作温度范围为‑253℃～200℃，实测灵敏度温度误差不大于10％，产品性能指标达到了液氢液氧发动机低温环境下振动冲击测量需求。

技术领域

本发明涉及一种超低温振动传感器，属于航天传感器技术领域。

背景技术

飞行器在飞行过程中因发动机工作、级间分离以及空气动力等激励引起结构的振动，强烈而持续的振动会对结构产生较大的影响。为了确定飞行器振动冲击环境，以便提供飞行器结构设计的依据和仪器设备试验的条件，必须对飞行器振动参数进行测量，测量结果也是进行故障分析的重要依据。

在飞行器的振动冲击参数测量中，发动机的振动测量是非常重要的一环。为保证飞行安全，不仅地面试车应测量发动机的振动，而且空中飞行过程中也需要监测发动机的振动状态。发动机的局部温度环境恶劣，对振动测量仪器提出了较高的要求。在研究氢氧发动机这类系统的动态特性时，要解决超低温环境下的振动测量问题，需提供一种超低温振动传感器。

超低温振动传感器主要用于飞行器氢氧发动机、氢氧涡轮泵、氢氧储箱等超低温环境中振动冲击参数的测量，也可用于其它低温环境下振动系统的监测，进行设备故障预警和诊断。不仅在发动机地面试车中大量使用，而且在飞行器飞行过程中也用于监测发动机等机构工作状态，保证飞行安全。

目前，国内并无相关技术，国外对相关技术进行封锁，无从可查。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为克服现有技术不足，提供一种超低温振动传感器，以在超低温工作环境下进行振动冲击测量。

本发明的技术解决方案是：

一种超低温振动传感器，包括敏感组件、输出组合件、外壳和传感器，外壳为中空回转体结构，敏感组件置于外壳中并与外壳的一端固定连接，输出组合件与外壳的另一端固连，

敏感组件包括隔离基座、压电片、绝热片、引线片、惯性质量块、压环、中心螺杆和绝缘套管，隔离基座两侧周向开有隔离槽，隔离基座轴线上开有两个不相通的上螺纹孔和下螺纹孔，中心螺杆与上螺纹孔连接，绝缘套管同轴套在中心螺杆上，绝热片、压电片、引线片、惯性质量块顺序同轴安装于中心螺杆上，并通过压环锁紧，惯性质量块设有中心沉孔，压环嵌入中心沉孔中，与中心螺杆螺纹连接，隔离基座和压电片之间以及惯性质量块和压电片之间均设置有减小热传递效应的绝热片，多片压电片通过引线片并联连接；

输出组合件包括上盖和插座,上盖与插座同轴固定连接，敏感组件的引线片通过导线与输出组合件的插座连接，

传感器通过基座的下螺纹孔与待测物体连接，受到振动冲击作用时，惯性质量块与基座发生相对运动并产生惯性力，惯性力作用在压电片上，压电片受力产生电荷信号，电荷信号通过引线片传递到插座上，进而传递至外界信号采集设备中，实现振动冲击测量。

隔离槽由圆弧面和锥面组成。

外壳、隔离基座为奥氏体不锈钢，中心螺杆为钛合金。

奥氏体不锈钢为1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni9。

绝热片、压电片、引线片、惯性质量块与中心螺杆同轴度优于0.05。

还包括法兰，其上开有应力槽，通过玻璃或陶瓷将同轴插座烧结在法兰上形成插座，法兰与上盖同轴固连。

每个引线片有两个焊片，两个焊片的正负电极成90度角放置，非引出线边沿切掉，以防止正负极短路。

引线片采用耐腐蚀镍基合金，两个焊片间采用点焊连接。

惯性质量块采用密度大于17.4g/cm³的高比重钨合金。