CN111141832A - 基于主动风冷的耐高温声发射传感器 - Google Patents

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高勇
仝宗凯
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Abstract

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。

Description

基于主动风冷的耐高温声发射传感器
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。
采用本发明的基于主动风冷的耐高温声发射传感器通过主动冷却风扇和气凝胶构成了高温声发射信号传感元件的热控方案，通过陶瓷转接模块以及高温声发射传感器实现声发射信号的感知，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。
附图说明
图1为本发明提出的基于主动风冷的耐高温声发射传感器的一个实施例的结构示意图。
图中，1主动冷却风扇、2耐高温金属外壳、3毛细孔介质、4气凝胶、5陶瓷转接模块、6高温声发射传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于主动风冷的耐高温声发射传感器进行更详细地说明。
如图1所示，所述基于主动风冷的耐高温声发射传感器包括：
主动冷却风扇1、耐高温金属外壳2、毛细孔介质3、气凝胶4、陶瓷转接模块5、高温声发射传感器6；
所述耐高温金属外壳2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1设置在所述耐高温金属外壳2的上端开口内，所述主动冷却风扇1的进气口位于耐高温金属外壳2的外部，排气口位于耐高温金属外壳2的内部；
所述气凝胶4设置在所述耐高温金属外壳2的内部，所述气凝胶4和所述主动冷却风扇1配合，构成了高温声发射信号传感元件的热控方案，用于控制所述耐高温金属外壳2内部的温度；
所述高温声发射传感器6设置在所述耐高温金属外壳2的腔体下部，并覆盖在所述耐高温金属外壳2的下部开口；
所述毛细孔介质3填充在所述耐高温金属外壳2的腔体内；
所述陶瓷转接模块5设置在所述耐高温金属外壳2的下端开口内，所述陶瓷转接模块5与所述高温声发射传感器6配合，实现声发射波信号的感知，其中陶瓷转接模块5实现声发射波在内部的传递，其表面分布着空隙结构，用于提高声发射波的传递效能。
所述耐高温金属外壳2内部的温度不大于200摄氏度。
所述耐高温金属外壳2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4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2与所述气凝胶4的接触面积。
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于主动风冷的耐高温声发射传感器，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的基于主动风冷的耐高温声发射传感器，其特征在于，所述耐高温金属外壳内部的温度不大于200摄氏度。
3.根据权利要求1所述的基于主动风冷的耐高温声发射传感器，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的基于主动风冷的耐高温声发射传感器，其特征在于，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。
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