航空發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的自動監(jiān)測和自動控制非常重要,能夠保證航空器在高空、惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)。航空發(fā)動機(jī)中各式各樣的傳感器是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器能夠為航空發(fā)動機(jī)提供敏感參數(shù),這些參數(shù)在飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的自動控制、自動尋的、導(dǎo)航、性能實(shí)驗中有著非常重要的作用。傳感器能夠感受到被測量信息,并能將檢測到的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

雖然航空傳感器的種類與大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域用到的傳感器類型基本相同,但因為傳感器的性能和可靠性受工作條件的影響較大,而航空發(fā)動機(jī)的工作條件十分惡劣和復(fù)雜,因此航空傳感器的技術(shù)和工藝要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域的傳感器。

航空傳感器一般需要在極高溫或極低溫的環(huán)境下工作,最高溫度可達(dá)650℃,最低溫度低至-196℃,同時還要有耐惡劣環(huán)境的良好性能,比如良好的空氣壓力特性、表面保護(hù)、密封和絕緣強(qiáng)度、抗振強(qiáng)度和耐沖擊性能,在安裝時還需要采取一定的減振和隔振措施。

航空傳感器和一般工業(yè)類傳感器的種類大致相同,也就是實(shí)現(xiàn)原理基本一致。而實(shí)現(xiàn)航空級標(biāo)準(zhǔn)的難度主要在于產(chǎn)品的工藝及品質(zhì),例如檢測發(fā)動機(jī)振動的加速度傳感器,需要在-40℃到600℃的不同溫度環(huán)境下工作,因此會有常溫、中溫、高溫、超高溫等溫度選擇,這對芯片和傳感器的制造工藝、封裝工藝、封裝材質(zhì)的要求非常高。而目前國內(nèi)能夠滿足航空要求的傳感器廠家還比較少。

西人馬是一家IDM芯片及傳感器公司,由民用航空傳感器產(chǎn)品起家,擁有滑油傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器等先進(jìn)的航空傳感器產(chǎn)品,性能優(yōu)異、品質(zhì)可靠,可廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)控制(ECU或FADEC)、發(fā)動機(jī)健康管理(EHMS)、飛機(jī)控制系統(tǒng)、飛機(jī)故障預(yù)測與健康管理(PHMS)、直升機(jī)及無人機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)(HUMS)以及各類航空發(fā)動機(jī)及整機(jī)地面試驗。目前西人馬已經(jīng)為國內(nèi)外多家民用航空器廠商提供傳感器產(chǎn)品,在業(yè)內(nèi)積累了良好的口碑和聲譽(yù)。

西人馬滑油品質(zhì)傳感器

滑油傳感器是一種通過監(jiān)測滑油品質(zhì)判斷軸承磨損程度的傳感器,根據(jù)電磁感應(yīng)原理及光學(xué)散射原理,能夠精準(zhǔn)檢測顆粒物大小,通過監(jiān)測軸承脫落的鐵屑的流量判斷滑油品質(zhì),從而得知軸承的磨損程度,及時進(jìn)行維護(hù)更換。

西人馬的滑油品質(zhì)傳感器可直接安裝在主滑油管路內(nèi),即時檢測油質(zhì)中的鐵磁性及非鐵磁性顆粒。產(chǎn)品采用全密封設(shè)計,能夠耐受200℃高溫測量環(huán)境?？稍?3mm的流通口徑下,檢測直徑小于100μm的金屬顆粒,能夠便捷接入油路,有較高的精度和分辨率。

西人馬加速度傳感器

加速度傳感器是航空領(lǐng)域中應(yīng)用較多的一類傳感器,加速度傳感器與陀螺儀一同使用組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng),能夠測量敏感飛行器的加速度。航空加速度傳感器的量程可以達(dá)到幾千g,并且能夠測量單軸、雙軸和三軸方向的加速度。然后通過加速度數(shù)據(jù)的一次積分和二次積分可得到飛行器的速度和位移,再經(jīng)過計算可得到飛行器的飛行距離、角度和航向。

西人馬在航空加速度傳感器方面有深厚的技術(shù)積淀,目前已形成豐富的產(chǎn)品線。西人馬的加速度傳感器可以應(yīng)用在慣性測量單元、飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、包括顫振測試在內(nèi)的飛行期間結(jié)構(gòu)測試、健康系統(tǒng)測試、穩(wěn)定性測試、地面振動測試(風(fēng)洞測試)模態(tài)測試、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)等。

不同飛行器以及不同系統(tǒng)對加速度傳感器有不同的要求,加速度傳感器往往有非常多的種類。加速度傳感器主要依據(jù)量程(靈敏度)、頻響范圍、使用溫度、使用環(huán)境工況進(jìn)行選型。為了匹配客戶的多樣化需求,西人馬研發(fā)出多種類型的加速度傳感器,包括壓電式和電容式在內(nèi)的60余款加速度傳感器產(chǎn)品。

壓電式加速度傳感器

西人馬的壓電式加速度傳感器為客戶提供了常溫、中溫、高溫、超高溫的溫度選擇,極低頻、低頻、高頻的頻率選擇,以及單軸、雙軸、三軸的軸數(shù)選擇,現(xiàn)有50余款性能和參數(shù)的不同組合產(chǎn)品,能夠滿足客戶的大部分需求,對一些行業(yè)的特殊需求還可進(jìn)行快速定制、快速量產(chǎn)。西人馬壓電式加速度傳感器具有優(yōu)異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;極佳的信噪比有利于捕捉細(xì)微的信號;出色的結(jié)構(gòu)設(shè)計和穩(wěn)定的工藝,超長的平均故障間隔時間(MTBF);雙層屏蔽,具備極佳的抗干擾性能。

高溫壓電式加速度傳感器

由于航空應(yīng)用場景中的工作環(huán)境惡劣,加速度傳感器需要適應(yīng)極低溫及超高溫的大范圍溫度環(huán)境。為滿足航空應(yīng)用場景的要求,西人馬開發(fā)了一系列高溫壓電式加速度傳感器,采??主研發(fā)的高可靠性高溫壓電陶瓷為核?敏感元件,依據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,具有優(yōu)異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;全溫區(qū)高絕緣阻抗,低溫漂;結(jié)構(gòu)設(shè)計出色、工藝穩(wěn)定,能在-55～482℃環(huán)境下?時間測量,超長MTBF。

微型壓電式加速度傳感器

另外,針對航空領(lǐng)域?qū)π〕叽缥矬w測量、進(jìn)行各種模態(tài)實(shí)驗的需求,西人馬還有相應(yīng)的微型壓電式加速度傳感器,可大大減少對測量物體的影響,如高端軸承、機(jī)翼、旋翼。西人馬的超微壓電式加速度傳感器是?款基于MEMS加工工藝和精密制造技術(shù)、采用環(huán)形剪切結(jié)構(gòu)的壓電傳感器,具有優(yōu)異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;尺寸小、質(zhì)量輕、可靠性高、抗振動沖擊力強(qiáng);可作為電子元器件集成于電路中,還可表貼、內(nèi)嵌于被檢測部件,損傷小,具有極強(qiáng)的兼容性。

電容式加速度傳感器

除了壓電式傳感器,西人馬還可為客戶提供多種類型的電容式加速度傳感器,不同尺寸、不同外形、不同性能也能較好地匹配到各種應(yīng)用場景中。西人馬電容加速度傳感器,基于MEMC VC技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)零頻率響應(yīng);低功耗、體積小;高溫穩(wěn)定,耐沖擊能力強(qiáng);擁有優(yōu)異的信噪比以及更寬的頻率測量范圍。

溫振一體傳感器

加速度傳感器同時還可以測量物體的振動。飛行器各個部件會產(chǎn)生振動,影響使用壽命。振動傳感器可進(jìn)行振動加速度的檢測,檢測到的振動加速度信號進(jìn)行一次二次積分可得到振動速度和位移,通過監(jiān)測設(shè)備的振動狀態(tài)來改進(jìn)設(shè)計或排除故障。振動傳感器分為磁電式振動加速度傳感器和壓電式振動加速度傳感器。

溫振一體傳感器能夠同時監(jiān)測振動和溫度量,是一種通過集成振動傳感芯片和溫度傳感器芯片、按應(yīng)用需求進(jìn)行封裝和信號輸出的一種復(fù)合型傳感器變送器。

溫振一體傳感器的關(guān)鍵指標(biāo):1、線性度:傳感器在受到不同的g值振動時其輸出的線性度,該數(shù)值越小越好;2、橫向靈敏度:橫向靈敏度決定了傳感器在受非主軸方向振動或者沖擊時受干擾的程度,該數(shù)值越小越好,按照國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)<5%;3、諧振頻率:振動測量的使用上限頻率取決于幅頻曲線中的諧振頻率;4、頻響特性:振動測量的頻率上限需要稍高于被測結(jié)構(gòu)的振動頻率;5、溫度測量精度:測溫精度數(shù)值越小越好;6、溫度測量響應(yīng)時間。

溫振一體傳感器的核心是內(nèi)置壓電傳感器內(nèi)部的電荷轉(zhuǎn)換芯片。西人馬的溫振一體傳感器采用自主研發(fā)的芯片,能夠保證線性度、橫向靈敏度、諧振頻率、頻響特性和溫度測量精度等關(guān)鍵指標(biāo)的優(yōu)異特性。目前,西人馬溫振一體傳感器已在國內(nèi)達(dá)到一流水準(zhǔn)。

西人馬壓力傳感器

壓力傳感器也是航空領(lǐng)域常用的傳感器類型之一,能夠在實(shí)際飛行中、飛行試驗、發(fā)動機(jī)測試試驗、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗、風(fēng)洞試驗以及設(shè)備制造生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。由于壓力測試中被測壓力種類多、涉及范圍廣、測點(diǎn)多、要求測量精度高,如機(jī)翼彎曲壓力、機(jī)艙壓力、發(fā)動機(jī)壓力等,因此對壓力傳感器也有較高的要求。

西人馬研發(fā)的壓力傳感器分為壓電式及壓阻式,體積小,采用全封閉封裝。具有卓越的靜、動態(tài)性能,靈敏度高,可監(jiān)測微小壓力變化,并已取得CE認(rèn)證。

西人馬航空連接器及材料

為滿足航空傳感器在高溫等惡劣環(huán)境工況中的使用要求,西人馬同時研發(fā)了一系列連接器及材料,包括高溫壓電陶瓷、高頻壓電陶瓷、低噪聲線纜、高溫鎧裝線纜和高溫連接器等。

西人馬的壓電陶瓷通過稀土元素?fù)诫s與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化能夠達(dá)到優(yōu)異的電性能參數(shù),可廣泛應(yīng)用于壓電類加速度傳感器、壓力傳感器、換能器、壓電馬達(dá)等領(lǐng)域,覆蓋-55~482 ℃等多個溫度區(qū)間。同時,西人馬創(chuàng)造性地提出多層陶瓷復(fù)合溫漂補(bǔ)償?shù)姆绞?大大改善了高溫壓電加速度傳感器在高溫環(huán)境下的溫漂問題,能夠適應(yīng)航空場景中的極端環(huán)境。

作為器件與器件、組件與組件、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間進(jìn)行電氣連接和信號傳遞的橋梁,線纜和連接器是構(gòu)成一個完整電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件。西人馬線纜和連接器主要包括高溫鎧裝線纜、低噪聲線纜,高溫連接器等,具有低噪聲、氣密性良好、高溫絕緣性能優(yōu)異等特點(diǎn)。其中,采用自主開發(fā)的FTG系列封接玻璃粉體燒結(jié)的高溫連接器,650 ℃高溫絕緣性仍能達(dá)到MΩ級別,氣密性達(dá)到10∧(-10)Pa·m³/s水平,可應(yīng)用于高溫、高壓、特殊極端環(huán)境的航空航天領(lǐng)域,性能達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。同時西人馬的線纜和連接器能夠完美匹配西人馬已有的傳感器,接頭種類多;低電容,低阻抗;精密包裝,抗干擾信號;低噪聲處理,可長距離輸送信號。

FCN0211002連接器

SA0226-GF連接器

西人馬的線纜產(chǎn)品采用多種型號的標(biāo)準(zhǔn)連接器,更好地適配多種應(yīng)用場景,可進(jìn)行IEPE信號傳輸使用。低噪聲線纜具有良好的噪聲屏蔽功能。高溫產(chǎn)品耐受650 ℃高溫,可適應(yīng)極端的工業(yè)測試環(huán)境。

以芯片及傳感器核心技術(shù)為代表的高科技是國之重器。目前,西人馬的航空傳感器及材料產(chǎn)品已經(jīng)在多個航空廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用。西人馬在航空領(lǐng)域的技術(shù)積累以及眾多成功案例給了國內(nèi)眾多航空器廠商一個國產(chǎn)化替代的新選擇。

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