一种耐高温非接触式叶片测振传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温非接触式叶片测振传感器，包括监测探头和与之连接的信号传输导线，监测探头由铂铑合金芯极和95%氧化铝陶瓷材料制成；其中，95%氧化铝陶瓷材料经过烧结成型作为中间绝缘层，氧化铝陶瓷表面进行金属化，与外层的铂铑合金件进行焊接密封，形成一个密封体。本发明的整体性、连接的可靠性、器件的牢固性好，选择的铂铑合金和95%氧化铝陶瓷热膨胀系数相近，因此在高温下它们之间可以紧密结合，耐高温、抗氧化，确保能达到监测要求。使发热元件的单位面积功率控制在合理范围内，性能稳定，大大延长发热元件的使用寿命。而且三同轴电缆信号传输导线的机械强度高、使用寿命长、耐高温、耐辐照及屏蔽信号能力。
【专利说明】一种耐高温非接触式叶片测振传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测振传感器，尤其涉及一种耐高温非接触式叶片测振传感器。
【背景技术】
[0002]测振技术是在二十世纪七、八十年代发展起来的一门新型边缘学科，近年来对此技术的发展日趋于成熟。在旋转机械设备检测中，振动测试与分析是应用最广泛的，也是应用频率最高的基本方法。通过对正在运行过程中的机械设备产生的振动现象进行监测，用振动信号传递的特性来分析设备的特征参数以及判断设备的故障存在与否。
[0003]在测量监测的实践过程中，接触式测量最主要的缺点是在同一时间内只能测量有限个叶片。由于集流器的通道数目有限，加上试验设备工作的复杂性，电阻应变片法同时观察同一级上的所有叶片是不可能的，另外由于受客观因素的影响，如贴片、导线粘贴牢固程度的影响，难以做到长期监测；接触式也会对流体的流动、叶片的质量、刚性、阻尼等都有影响。因此接触测量法存在难以克服的缺点，例如专利201120408300.5公开的一种便携式测振装置，包括设置在被测振动部件附近的传感器，用于采集振动信号。而非接触测量法由于其结构简单、安装便捷、监测范围广，同时不影响气流流动和叶片频率及阻尼等优点，日益成为我国叶片振动监测技术的发展方向，在高速旋转振动测量中展现出广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种耐高温非接触式叶片测振传感器，其整体性、连接的可靠性、器件的牢固性好，并且耐高温、抗氧化，能达到监测要求，监测范围广、安装方便。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种耐高温非接触式叶片测振传感器，包括监测探头和与之连接的信号传输导线，监测探头由钼铑合金芯极和95%氧化铝陶瓷材料制成(Al2O3的含量为95%);其中，95%氧化铝陶瓷材料经过烧结成型作为中间绝缘层，95%氧化铝陶瓷表面进行金属化，与外层的钼铑合金件进行焊接密封，形成一个密封体。
[0006]作为进一步的优选，所述信号传输导线以镍钴合金4J34合金丝作为信号传输芯线，选择粒度不大于5um的高纯度MgO微粉作为绝缘体填充层，825合金材料作为护套，通过组装、退火、拉拔缩径而成的一种新型三同轴电缆，对外来信号具有很好的屏蔽和抗干扰能力。
[0007]作为进一步的优选，所述监测探头包括芯极，芯极外部是传感器中间的绝缘层，包括烧结陶瓷和陶瓷垫环，绝缘层外部设有密封件，密封件包括焊接环、金属垫环、外套和压
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[0008]作为进一步的优选，所述芯极、焊接环、金属垫环、外套和压盖由钼铑合金制成。
[0009]作为进一步的优选，所述烧结陶瓷、陶瓷垫环为95%氧化铝陶瓷。
[0010]作为进一步的优选，所述信号传输导线的信号传输芯线与监测探头的芯极连接。
[0011]作为进一步的优选，以重量百分比计，所述钼铑合金为70%的钼和30%的铑。
[0012]作为进一步的优选，选定脉冲储能点焊来进行焊接连接。这种工艺不仅可以有效地保证焊接处的冶金结合，防止在高温下可能发生不良冶金反应.而且能方便地调节工艺参数，在低倍放大镜监视下于很小的空间操作以控制焊点接头尺寸。通过对材料和焊点进行电热处理，可进一步提高焊点质量。测试结果表明，焊点不增加额外的电阻值。经过1000-250°C，1000次温度交变和900°C，200h持续高温考验后，所有焊点部位情况仍牢固完好。
[0013]本发明的有益效果如下:本发明非接触式测振传感器的整体性、连接的可靠性、器件的牢固性好，选择的钼铑合金和95%氧化铝陶瓷热膨胀系数相近，因此在高温下它们之间可以紧密结合，耐高温、抗氧化，确保能达到监测要求。使发热元件的单位面积功率控制在合理范围内，性能稳定，大大延长发热元件的使用寿命。而且三同轴电缆的机械强度高、使用寿命长、耐高温、耐辐照及屏蔽信号能力。
[0014]本发明将被测非电量变换成电量输出，将描述机械振动量的物理量转换成电量(电流、电压、电荷)或电参数(电阻、电容、电感)的变化，然后输至“二次”仪表进行放大及记录、显示或分析。
[0015]本发明可靠性高。经过天津大学测控权威研究机构研究，认为采用耐高温非接触式叶片测振传感器可以对航空发动机、电站涡轮机及各种轴流式压气机等设备旋转叶片振动的安全监测与诊断，及早发现问题解决问题。
[0016]本发明安装方便。高温叶片非接触式测振传感器的体积小，采用嵌入式安装方式，安装和更换时也很方便。
[0017]本发明价格便宜，经济性高。现代化发展的一个重要先进指标就是造价低廉，相对于其他高温测振技术所用到的设备，耐高温叶片非接触式测振传感器的造价很低，单价仅为万元左右。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为旋转叶片非接触式振动测量系统原理图。
[0019]图2为本发明实施例测振传感器结构示意图。
[0020]附图中的标记说明如下:1-叶片、2-探头、3-信号处理电路、4-数据处理系统、5-数据分析系统、6-芯极、7-烧结陶瓷、8-焊接环、9-陶瓷垫环、10-外套、11-金属垫环、12-压盖、13-三同轴电缆、14-焊接点、15-填充层。
【具体实施方式】
[0021]本发明目的的实现、功能特点及有益效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0023]图1为旋转叶片振动自动测量系统原理图。该系统使用多个结构相同的探头2，等距离固定在旋转叶片I圆周方向，测量时为保证系统运行可靠，只针对其中一个叶片I进行振动测量分析。信号处理电路3完成信号的转换，并进行相应的信号放大；数据收理系统4采用多路数据采集卡，根据触发点的设置进行计数，以确定时间间隔；数据分析系统5采用计算机显示采得的信号，并用FFT进行频谱变换，以便故障诊断。[0024]图2为本发明实施例耐高温非接触式叶片测振传感器的结构示意图，所述监测探头包括芯极6，芯极外部是传感器中间的绝缘层，包括烧结陶瓷7和陶瓷垫环9，绝缘层外部设有密封件，密封件包括焊接环8、金属垫环11、外套10和压盖12 ;三同轴电缆13与芯极6连接。
[0025]所述芯极6、焊接环8、金属垫环11、外套10和压盖12由钼铑合金制成。
[0026]所述烧结陶瓷7、陶瓷垫环9为95%氧化铝陶瓷。
[0027]所述填充层15为高纯氧化镁微粉，作为三同轴电缆的绝缘体。
[0028]以重量百分比计，所述钼铑合金为70%的钼和30%的铑。
[0029]本发明选定脉冲储能点焊在焊接点14处来进行焊接连接。
【权利要求】
1.一种耐高温非接触式叶片测振传感器，包括监测探头和与之连接的信号传输导线，其特征在于:所述监测探头包括钼铑合金芯极、95%氧化铝陶瓷中间绝缘层以及绝缘层外部的钼铑合金密封件。
2.根据权利要求1所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:所述信号传输导线以镍钴合金4J34合金丝作为信号传输芯线，选择粒度≤5um的高纯度MgO微粉作为绝缘体填充层,825合金材料作为护套，形成一种三同轴电缆。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:所述监测探头包括芯极，芯极外部是传感器中间的绝缘层，包括烧结陶瓷和陶瓷垫环，绝缘层外部设有密封件，密封件包括焊接环、金属垫环、外套和压盖。
4.根据权利要求3所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:所述芯极、焊接环、金属垫环、外套和压盖为钼铑合金。
5.根据权利要求3所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:所述烧结陶瓷、陶瓷垫环为95%氧化铝陶瓷。
6.根据权利要求3所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:所述信号传输导线的信号传输芯线与监测探头的芯极连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:以重量百分比计，所述钼铑合金为70%的钼和30%的铑。
8.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温非接触式叶片测振传感器，其特征在于:选定脉冲储能点焊来进行焊接连接。
【文档编号】G01H11/06GK103954350SQ201410164745
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】张建华, 朱正杨 申请人:久盛电气股份有限公司