CN109682318A - 一种发动机叶片动应变测量传感器及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机叶片动应变测量传感器及制造方法,传感器包括传感单元,所述传感单元包括镀制在被测发动机叶片表面上的基础层;所述基础层上镀制有应变栅和焊盘;所述应变栅和所述焊盘连接。具有结合强度高,耐高温效果好,测量精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域,尤其涉及一种发动机叶片动应变测量传感器及制造方法,尤其是应用于航空发动机叶片动应变测量。
背景技术
传统的发动机叶片动应力的测量技术通常采用安装应变计的方式,应变计的安装则需要粘接剂来连接叶片和应变计,粘接材料、方法和工艺的选择对安装性能和测量精度影响较大。比如粘接层的厚度过厚则影响测量的精度,粘接层厚度过薄又会影响粘接强度性能;粘接层材料和方法的选择直接影响到粘接强度和使用温度。采用表贴应变计的方式,在300℃以下测试环境中成熟度较高,但是在高温下应变计的安装、布线、信号输出具有更高的要求,使用该方法难以达到要求。
美国VISHAY采用水泥胶将应变计粘接在叶片表面,实现了870℃温度下的发动机叶片动应变测量,但是这种方法安装的应变计机械性能差,高温下容易出现掉落的情况;美国Norton公司发明了火焰喷涂的方法将应变计安装在叶片表面,该方法结合强度较好,不易脱落,但使用温度也被限制在1000℃以内。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种结合强度高,耐高温效果好,测量精度高的发动机叶片动应变测量传感器及制造方法。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:一种发动机叶片动应变测量传感器,包括传感单元,所述传感单元包括镀制在被测发动机叶片表面上的基础层;
所述基础层上镀制有应变栅、焊盘和;
所述应变栅和所述焊盘连接。
进一步地,所述焊盘包括第一焊盘层和第二焊盘层;所述应变栅与焊盘的连接部分位于所述第一焊盘层和所述第二焊盘层之间。
进一步地,所述基础层包括依次镀制在被测发动机叶片表面的第一缓冲层、绝缘层和第二缓冲层。
进一步地,包括多个传感单元,多个所述传感单元在被测发动机叶片表面依次排列,围绕成一周;传感单元的焊盘位于所围成形状的内侧,应变栅位于所围成形状的外侧。
进一步地,多个所述传感单元围绕成方形,或者三角形。
进一步地,所述第一缓冲层的厚度为50 nm至100nm,所述绝缘层的厚度为1 nm至2nm,所述第二缓冲层的厚度为50 nm至100nm,所述应变栅的厚度为500 nm至800 nm,所述焊盘的厚度为500 nm至800 nm。
一种发动机叶片动应变测量传感器制造方法,包括如下步骤:
S1. 对被测发动机叶片表面进行抛光和清洗;
S2. 在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面镀制基础层;
S3. 通过掩膜镀制工芯子在所述基础层上镀制应变栅和焊盘。
进一步地,步骤S1具体包括:先通过滚磨加工或砂带抛光方式对被测发动机表面进行抛光,再依次使用丙酮、酒精和去离子水各清洗至少15分钟。
进一步地,步骤S2具体包括:在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面依次镀制第一缓冲层、绝缘层和第二缓冲层;
步骤S3具体包括:
S3.1. 通过具有焊盘图案的焊盘掩模在所述基础层上镀制第一焊盘层;
S3.2. 通过具有应变栅图案的应变栅掩模在前述镀制结果基础上镀制应变栅(2);
S3.3.通过具有焊盘图案的焊盘掩模在前述镀制结果基础镀制第二焊盘层,第二焊盘层和第一焊盘层重叠。进一步地,所述镀制为采用离子束溅射镀膜技术,或喷涂技术镀制。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的动应变测量传感器及制造方法直接镀制在被测发动机叶片的表面,结合强度高,耐高温效果好,满足1000℃以上的高温动应变测试要求;同时,镀制的各层的厚度可以控制在3um以内,对被测发动机叶片表面的流场及应力特性干扰小。
2、本发明的动应变测量传感器的焊盘为两层,应变栅的连接部分夹在两层焊盘之间,连接可靠性好,测量精度高。
2、本发明的动应变测量传感器包括有多个传感单元,多个传感单元围绕成一圈,通过这种传感单元的排列方式,可以提高传感器的测量精度。
附图说明
图1为本发明具体实施例的动应变测量传感器传感单元的结构示意图。
图2为本发明具体实施例的传感单元应变栅与焊盘的层次结构图。
图3为本发明具体实施例的动应变测量传感器的结构示意图一。
图4为本发明具体实施例的动应变测量传感器的结构示意图二。
图例说明:1、被测发动机叶片;2、应变栅;3、焊盘;4、第一缓冲层;6、绝缘层;7、第二缓冲层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示,本实施例的发动机叶片动应变测量传感器,包括传感单元,传感单元包括镀制在被测发动机叶片表面上的基础层;基础层上镀制有应变栅2、焊盘3和;应变栅2和焊盘3连接。镀制为采用离子束溅射镀膜技术,或喷涂技术镀制。
在本实施例中,如图2所示,应变栅2包括和第二应变层;应变栅2与应变栅2的连接部分位于和第二应变层之间。焊盘3包括第一焊盘层和第二焊盘层;应变栅2与焊盘3的连接部分位于第一焊盘层和第二焊盘层之间。基础层包括依次镀制在被测发动机叶片表面的第一缓冲层4、绝缘层5和第二缓冲层6。
如图3和图4所示,本实施例的发动机叶片动应变测量传感器包括多个传感单元,多个传感单元在被测发动机叶片表面依次排列,围绕成一周;传感单元的焊盘3位于所围成形状的内侧,应变栅2位于所围成形状的外侧;多个传感单元围绕成方形,或者三角形。
在本实施例中,第一缓冲层4的厚度为50 nm至100nm,绝缘层5的厚度为1 nm至2nm,第二缓冲层6的厚度为50 nm至100nm,应变栅2的厚度为500 nm至800 nm,焊盘3的厚度为500 nm至800 nm。
本实施例的发动机叶片动应变测量传感器制造方法,包括如下步骤:S1. 对被测发动机叶片表面进行抛光和清洗;S2. 在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面镀制基础层;S3. 通过掩膜镀制工芯子在基础层上镀制应变栅2和焊盘3。
在本实施例中,步骤S1具体包括:先通过滚磨加工或砂带抛光方式对被测发动机表面进行抛光,再依次使用丙酮、酒精和去离子水各清洗至少15分钟。
在本实施例中,步骤S2具体包括:在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面依次镀制第一缓冲层4、绝缘层5和第二缓冲层6;
步骤S3具体包括:S3.1. 通过具有焊盘图案的焊盘掩模在所述基础层上镀制第一焊盘层;S3.2. 通过具有应变栅图案的应变栅掩模在前述镀制结果基础上镀制应变栅2;S3.3.通过具有焊盘图案的焊盘掩模在前述镀制结果基础镀制第二焊盘层,第二焊盘层和第一焊盘层重叠。镀制为采用离子束溅射镀膜技术,或喷涂技术镀制。本实施例的应变栅掩模和焊盘掩模具有与被测发动机叶片具有相同的曲面曲率。
上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于:包括传感单元,所述传感单元包括镀制在被测发动机叶片表面上的基础层;
所述基础层上镀制有应变栅(2)和焊盘(3);
所述应变栅(2)和所述焊盘(3)连接。
2.根据权利要求1所述的发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于:所述焊盘(3)包括第一焊盘层和第二焊盘层;所述应变栅(2)与焊盘(3)的连接部分位于所述第一焊盘层和所述第二焊盘层之间。
3.根据权利要求1或2所述的发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于:所述基础层包括依次镀制在被测发动机叶片表面的第一缓冲层(4)、绝缘层(5)和第二缓冲层(6)。
4.根据权利要求1或2任一项所述的发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于:包括多个传感单元,多个所述传感单元在被测发动机叶片表面依次排列,围绕成一周;传感单元的焊盘(3)位于所围成形状的内侧,应变栅(2)位于所围成形状的外侧。
5.根据权利要求4所述的发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于: 多个所述传感单元围绕成方形,或者三角形。
6.根据权利要求3所述的发动机叶片动应变测量传感器,其特征在于:所述第一缓冲层(4)的厚度为50 nm至100nm,所述绝缘层(5)的厚度为1 nm至2 nm,所述第二缓冲层(6)的厚度为50 nm至100nm,所述应变栅(2)的厚度为500 nm至800 nm,所述焊盘(3)的厚度为500nm至800 nm。
7.一种发动机叶片动应变测量传感器制造方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1. 对被测发动机叶片表面进行抛光和清洗;
S2. 在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面镀制基础层;
S3. 通过掩膜镀制工芯子在所述基础层上镀制应变栅(2)和焊盘(3)。
8.根据权利要求7所述的发动机叶片动应变测量传感器制造方法,其特征在于:步骤S1具体包括:先通过滚磨加工或砂带抛光方式对被测发动机表面进行抛光,再依次使用丙酮、酒精和去离子水各清洗至少15分钟。
9.根据权利要求7所述的发动机叶片动应变测量传感器制造方法,其特征在于:步骤S2具体包括:在经抛光和清洗后的被测发动机叶片表面依次镀制第一缓冲层(4)、绝缘层(5)和第二缓冲层(6);
步骤S3具体包括:
S3.1. 通过具有焊盘图案的焊盘掩模在所述基础层上镀制第一焊盘层;
S3.2. 通过具有应变栅图案的应变栅掩模在前述镀制结果基础上镀制应变栅(2);
S3.3.通过具有焊盘图案的焊盘掩模在前述镀制结果基础镀制第二焊盘层,第二焊盘层和第一焊盘层重叠。
10.根据权利要求9所述的发动机叶片动应变测量传感器制造方法,其特征在于:所述镀制为采用离子束溅射镀膜技术,或喷涂技术镀制。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190426 |