[发明专利]基于主动风冷的耐高温声发射传感器

说明书

本发明提出一种基于主动风冷的耐高温声发射传感器，包括：主动冷却风扇、耐高温金属外壳、毛细孔介质、气凝胶、陶瓷转接模块、高温声发射传感器；所述耐高温金属外壳为长方体状腔体结构，所述主动冷却风扇设置在所述耐高温金属外壳的上端开口内；所述气凝胶设置在所述耐高温金属外壳的内部；所述高温声发射传感器设置在所述耐高温金属外壳的腔体下部；所述毛细孔介质填充在所述耐高温金属外壳的腔体内；所述陶瓷转接模块设置在所述耐高温金属外壳的下端开口内。本发明采用主动风冷却系统实现微小空间下的温度控制，能长时间探测高温环境下的损伤信号，本发明结构简单，使用方便，能够实现在高温条件下对航天结构损伤进行监测。

技术领域

本发明属于航天高温环境下结构的损伤监测技术领域，尤其涉及一种基于主动风冷的耐高温声发射传感器。

背景技术

陶瓷基复合材料在制备过程中因为工艺的稳定性、周围环境的变化以及原材料等问题会产生一些缺陷，诸如裂纹、气孔、夹杂、分层、密度不均、束丝断裂等。这些缺陷会降低材料的高比强、高比模、耐高温等方面的性能，导致热防护系统在复杂严酷的使役环境中可能产生多类型的损伤。如何对全寿命周期内的陶瓷基热防护结构进行损伤监测极为重要。

C/SiC复合材料的内部损伤会产生强烈的声发射(Acoustic Emission)信号，里面蕴含着关于一系列结构损伤的重要信息，包括损伤类型、损伤位置以及损伤程度等，高温环境中结构损伤声发射信号的测试是目前研究工作中面临的最突出的难点和挑战，目前C/SiC复合材料结构损伤声发射监测研究工作主要针对于常温环境，缺乏针对高温条件下的损伤声发射监测研究方法；而且当前市面上销售的高温声发射传感器只能用于540℃以下的温度环境，缺乏可用于800℃～1600℃的声发射传感元件。

因此，现有技术需要改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于主动风冷的耐高温声发射传感器，包括：

主动冷却风扇、耐高温金属外壳、毛细孔介质、气凝胶、陶瓷转接模块、高温声发射传感器；

所述耐高温金属外壳为长方体状腔体结构，其上端和下端分别设置开口，所述主动冷却风扇设置在所述耐高温金属外壳的上端开口内，所述主动冷却风扇的进气口位于耐高温金属外壳的外部，排气口位于耐高温金属外壳的内部；

所述气凝胶设置在所述耐高温金属外壳的内部，所述气凝胶和所述主动冷却风扇配合，用于控制所述耐高温金属外壳内部的温度；

所述高温声发射传感器设置在所述耐高温金属外壳的腔体下部，并覆盖在所述耐高温金属外壳的下部开口；

所述毛细孔介质填充在所述耐高温金属外壳的腔体内；

所述陶瓷转接模块设置在所述耐高温金属外壳的下端开口内，所述陶瓷转接模块与所述高温声发射传感器配合，实现声发射波信号的感知。

基于本发明的上述基于主动风冷的耐高温声发射传感器的另一个实施例中，所述耐高温金属外壳内部的温度不大于200摄氏度。

基于本发明的上述基于主动风冷的耐高温声发射传感器的另一个实施例中，所述耐高温金属外壳包括内壁和外壁，所述内壁和外壁构成密闭的腔体空间，所述气凝胶填充在所述内壁和外壁构成密闭的腔体空间内，所述腔体空间的内壁表面和外壁表面设置毛细管路，用于增大耐高温金属外壳与所述气凝胶的接触面积。

基于本发明的上述基于主动风冷的耐高温声发射传感器的另一个实施例中，所述陶瓷转接模块表面设置空隙结构，用于提高声发射波的传递效能。