[发明专利]一种旋转部件温度/热流动态测试方法

说明书

本发明公开了一种旋转部件温度/热流动态测试方法，基于设置在旋转部件上电感线圈数量不同的温敏元件A、温敏元件B实现，热流Q通过旋转部件时，由于热阻层的作用，温敏元件A和温敏元件B的功能层受到不同的温度T₁和T₂，导致两个温敏元件的寄生电容C发生不同的变化，由电感与自身寄生电容组成的两个谐振回路相应的谐振频率f₁、f₂随之改变，此变化以无线非接触地方式传输到后端处理电路模块，通过对后端处理电路模块内的数据处理分析，获得两个温敏元件功能层表面的温度变化ΔT，根据热流Q与温度变化ΔT的关系即可获得旋转部件表面瞬态温度/热流参数特性。本发明能实现高温、高压、高旋等恶劣环境旋转部件温度/热流的动态测试。

技术领域

本发明涉及温度/热流测试技术领域，具体涉及一种旋转部件温度/热流动态测试方法。

背景技术

在航空航天、工业生产等领域使用的的大型装备内部旋转部件(如发动机叶片)工作时处于高温(300～1500℃)、高压(1～20MPa)、高旋(500～18000r/min)等恶劣环境，在这种环境下工作的旋转部件承受着巨大的热冲击，如果没有及时监测旋转部件承受的热冲击，旋转部件极有可能被损坏，导致装备无法正常运作。传统的温度/热流传感器大部分采用热电偶式测温原理，有线的测试方法使其在高温、高压、高旋等环境下容易出现接点处引线断裂等问题，使测试结果失真，不能实现工况环境中温度/热流参数的动态精准测量。因此，亟需发明一种全新的温度/热流测试方法以实现航空航天、工业生产等领域大型装备内部旋转部件温度/热流参数的动态测量。

发明内容

本发明提供了一种旋转部件温度/热流动态测试方法，旨在解决背景技术中存在的问题，以实现高温、高压、高旋等恶劣环境下旋转部件温度/热流的动态测试。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种旋转部件温度/热流的动态测试方法，用以实现特殊环境下(高温(300～1500℃)、高压(1～20MPa)、高旋(500～18000r/min))旋转部件(如：发动机叶片)表面瞬态温度/热流特性的精准测量，包括以下步骤：

S1、耐高温温敏元件的制备：结合光刻工艺与磁控溅射工艺在旋转部件上分别制备温敏元件A和温敏元件B，其中，温敏元件A和温敏元件B均由3层薄膜组成，从下往上依次为电气绝缘层、导电功能层和热阻封装层，温敏元件A和温敏元件B的导电功能层的结构仅有电感线圈，由磁控溅射工艺结合光刻工艺以耐高温金属Pt为材料制备而成，电感与寄生电容共同构成谐振回路，且温敏元件A的电感线圈匝数为4，温敏元件B的电感线圈匝数为3，导电功能层上方的热阻封装层，起到了导热和封装保护的作用，功能层下方的电气绝缘层起到了使功能导电层与旋转部件之间电气绝缘的作用；

S2、温度/热流参数的测试：热流Q通过旋转部件时，由于热阻层的作用，温敏元件A和温敏元件B的导电功能层受到不同温度T₁和T₂，使薄膜材料的介电常数ε_r发生变化，电感的寄生电容C因此发生不同的改变，由于两个谐振回路的谐振频率f₁、f₂随之变化，此变化以无线非接触地方式传输到后端射频信号处理电路模块内，通过分析后端射频信号处理电路模块内的数据，即可获得两个温敏元件导电功能层的温度变化ΔT，根据热流Q与温度变化ΔT之间的数学关系,就可实现旋转部件表面瞬热流的精准测试。

进一步地，所述温敏元件A和温敏元件B的电气绝缘层与热阻封装层均采用热导率小的Al₂O₃陶瓷为材料制备而成,其中，电气绝缘层的厚度均为0.1μm，温敏元件A的热阻封装层厚度为1μm，温敏元件B的热阻封装层厚度为0.5μm。

进一步地，所述温敏元件A和温敏元件B的导电功能层的厚度为0.3μm。