专利名称：一种用于气体轴承气膜压力测量的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气体轴承气膜平面气体压力测量的方法，属于一种工业应用广泛的应用测试方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，对气体压力准确、实时监测已经成为当前工业、民用等领域急需解决的问题。压力传感器已在航天、航空、国防科研、能源、交通、冶金化工、环保和材料等诸多领域的精密测量、自动控制中起着举足轻重的作用。经过半个多世纪的发展，已制造出了种类繁多的气体压力传感器，如电阻型、 电容型、电感型、谐振型和压电型。随着科技的日益发展，在IT和IC主导当今工业趋势的情形下，对气体压力传感器提出了宽量程(5个数量级)、高精度、微型化和集成化的要求， 这些特点都是以往传统的气体压力传感器所不具备的。此外，以往的压力传感器的压力范围大多在1个标准大气压以下，并且还是处于静态的气体，而工业要求很可能是要求测量高压、高流速的气体的压力。针对目前的研究状况以及工业化应用的需求，本发明涉及一种新型的用于测量高压、高流速气体压力的测试方法，有望应用于工业领域中高压、高流速且压力大小非均勻的气体压力测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气体轴承气膜平面气体压力测量的测试方法。本发明是通过以下技术手段来实现的。原材料制备
A. SnO2的制备取质量比为2:6:1的SnCl4,尿素和(NH4)2SO4溶解于15mL去离子水，搅拌3小时，加入IOmL乙醇，继续搅拌30分钟，移入反应釜，在100°C温度下反应M小时。将反应液离心得沉淀，70°C干燥得前驱物，500°C马弗炉煅烧2小时，玛瑙研钵研细得产物。所制备的SnA的TEM图表明(
图1)，所形成的介孔SnO2，其尺寸在10-20nm之间。B. Al2O3的制备配制lmol/L的AlCl3溶液IOOmL,加入lgPE6800(聚乙烯醚一聚丙烯醚一聚乙烯醚)，40°C水浴磁力搅拌，滴加lmol/L氨水至过饱和，继续反应3小时，离心， 洗涤沉淀至无Cl—，80°C干燥得前驱物，500°C马弗炉煅烧2小时，玛瑙研钵研细得产物。所制备的Al2O3的TEM图表明(图2)，所形成的介孔Al2O3，其孔径的尺寸分布均勻。C.元件的制备取少量SnA基体材料和少量Al2O3催化材料按体积比为80 90 20 10置于玛瑙研钵，滴加去离子水调至糊状，涂于氧化铝加热片表面，干燥后置于 500°C马弗炉煅烧4小时，焊接，在老化台上老化7天，组装成气敏测试器件(图3a、图北、图 3c)，再进行流动气体压力测试。将上述制备的Al2O3掺杂SnA气敏元件用于动态气体压力的测试，步骤如下
A.气体检测将高压空气瓶中的空气经过流量计和气体压力计，分别按不同的流速或压力喷至Al2O3掺杂SnO2的气敏元件上，气体测试仪的加热电压为5V，回路电压为10V，导气
3管喷嘴与元件的距离设定为2_，按压力从7atm、6 atm、5 atm、4 atm、3 atm、2 atm、l atm、 0.5 atm进行测试，得出其对应的响应曲线图(图6、图7)，可见在4 atm下测试时其响应恢复速度明显快于在2 atm时的响应恢复速度。B.针对气体的压力可以先测试狭小区域的特定恒定压力，具体方法为，按气敏元件的制作方法，制作成2cm*2cm形状的均勻喷涂敏感元件，再通过设定气体压力htm，将空气由导孔导出，然后再将气孔从左至右移动，每次移动1mm，记录相应的响应恢复曲线，测试完后，可得出每移动Imm时，形状为lmm*20mm的方形区域气体压力实验数据。再把导轨整体转动90度，按前面所述方法，得到从前往后的形状为20mm*lmm的实验数据，再对数据进行处理，可得出每一个lmm*lmm小型区域的气体压力情况，从而可得出整个平面的气体压力分布。试验设计图如图(4)所示，气孔从左向右边移动，测试出其敏感信号。C.针对需测量的整个平面流动气体压力大小不均勻的问题，制作成网格分布型气敏元件进行测试，每个小元件的尺寸为3mm*3mm，总共共设计了 49个敏感元件，操作方法为开通电路，当A3行和B4列同时开关开通，而其他行列的电路开关断开时，此时所测的数据为(A3，B4)坐标处所受的气体压力的数据，依次方法，可测试出49个敏感元件的气体压力数据，从而可测出整个平面的气体压力分布情况。敏感元件平面布置如图(5)所示。实验创新点
权利要求
1. 一种用于气体轴承气膜平面气体压力测量的方法，其特征在于该方法的工艺步骤如下A.SnO2的制备取质量比为2:6:1的SnCl4、尿素和(NH4)2SO4溶解于15mL去离子水， 搅拌3小时，加入IOmL乙醇，继续搅拌30分钟，移入反应釜，在100°C温度下反应M小时； 将反应液离心得沉淀，70°C干燥得前驱物，马弗炉中500°C煅烧2小时，用玛瑙研钵研细得 SnO2产物；B.Al2O3的制备配制lmol/L的AlCl3溶液IOOmL,加入Ig聚乙烯醚一聚丙烯醚一聚乙烯醚，40°C水浴磁力搅拌，滴加lmol/L氨水至过饱和，继续反应3小时，离心，洗涤沉淀至无Cl—，80°C干燥得前驱物，马弗炉中500°C煅烧2小时，用玛瑙研钵研细得Al2O3产物；C.气敏元件的制备取少量SnO2基体材料和少量Al2O3催化材料按体积比为80 90 20 10置于玛瑙研钵，滴加去离子水调至糊状，涂于氧化铝加热片表面，干燥后置于500°C 马弗炉煅烧4小时，焊接，在老化台上老化7天，再进行流动气体压力测试；D.将空气瓶中的空气经过流量计和气体压力计，分别按不同的流速或压力喷至Al2O3 掺杂SnA的气敏元件上，气体测试仪的加热电压为5V，回路电压为IOV ；导气管喷嘴与元件的距离设定为 2mm，按压力为 7atm、6 atm、5 atm、4 atm、3 atm、2 atm、l atm、0. 5 atm 进行测试，得出其对应的响应曲线图；E.测试狭小区域的恒定压力，具体方法为按气敏元件的制作方法，制作成2cm*2cm 形状的均勻喷涂敏感元件，再通过设定气体压力2atm，将空气由导孔导出，然后再将气孔从左至右移动，每次移动1mm，记录相应的响应恢复曲线，测试完后，可得出每移动Imm时，形状为lmm*20mm的方形区域气体压力实验数据；再把导轨整体转动90度，按前面所述方法， 得到从前往后的形状为20mm*lmm的实验数据，再对数据进行处理，可得出每一个lmm*lmm 小型区域的气体压力情况，从而可得出整个平面的气体压力分布；F.制作成网格分布型气敏元件进行测试，每个小元件的尺寸为3mm*3mm，总共设计了 49个敏感元件，操作方法为开通电路，当A3行和B4列同时开关开通，而其他行列的电路开关断开时，此时所测的数据为(A3，B4)坐标处所受的气体压力的数据，依次方法，可测试出49个敏感元件的气体压力数据，从而可测出整个平面的气体压力分布。
全文摘要
本发明涉及一种用于气体轴承气膜平面气体压力测量的方法。元件的制备方法为取SnO2和Al2O3按体积比为80～90:20～10置于玛瑙研钵，滴加去离子水调至糊状，涂于氧化铝加热片表面，干燥后置于马弗炉煅烧，焊接，老化。对制备的Al2O3掺杂SnO2的气敏元件进行动态气体压力的测试，步骤如下先将空气瓶中的空气经过流量计和气体压力计，分别按不同的流速或压力喷至Al2O3掺杂SnO2的气敏元件上，按压力从7atm、6atm、5atm、4atm、3atm、2atm、1atm、0.5atm进行测试，得出其对应的响应曲线图，此时测试出的气体压力为测试点的恒定压力，测量时，测试出每一个小尺寸的气体压力，最终确定平面上每一点的其他压力；采用网格型敏感元件进行测试，测量出整个平面各处的气体压力。本测试方法对于测量整个平面的气压的分布具有相关的指导性，可以广泛的应用于相关的测试。
文档编号G01L9/00GK102175380SQ20111004806
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者向阳, 徐甲强, 曾垂义, 郭文莎, 陈俊琛, 陈学东 申请人:上海大学, 华中科技大学