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航空發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)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(dòng)機(jī)中各式各樣的傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器能夠?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)提供敏感參數(shù),這些參數(shù)在飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制、自動(dòng)尋的、導(dǎo)航、性能實(shí)驗(yàn)中有著非常重要的作用。傳感器能夠感受到被測(cè)量信息,并能將檢測(cè)到的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、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?yàn)閭鞲衅鞯男阅芎涂煽啃允芄ぷ鳁l件的影響較大,而航空發(fā)動(dòng)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(shí)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(shí)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(jí)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(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)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(huì)有常溫、中溫、高溫、超高溫等溫度選擇,這對(duì)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(dòng)機(jī)控制(ECU或FADEC)、發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理(EHMS)、飛機(jī)控制系統(tǒng)、飛機(jī)故障預(yù)測(cè)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(dòng)機(jī)及整機(jī)地面試驗(yàn)。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(cè)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(cè)顆粒物大小,通過監(jiān)測(cè)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(shí)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(shí)檢測(cè)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(jì),能夠耐受200℃高溫測(cè)量環(huán)境。可在33mm的流通口徑下,檢測(cè)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(cè)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(cè)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(jì)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(cè)量單元、飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、包括顫振測(cè)試在內(nèi)的飛行期間結(jié)構(gòu)測(cè)試、健康系統(tǒng)測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、地面振動(dòng)測(cè)試(風(fēng)洞測(cè)試)模態(tài)測(cè)試、發(fā)動(dòng)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(duì)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(duì)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(cè)更寬的頻率范圍;極佳的信噪比有利于捕捉細(xì)微的信號(hào);出色的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定的工藝,超長(zhǎng)的平均故障間隔時(shí)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(chǎng)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(chǎng)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(jì),具有優(yōu)異的頻響特性,可測(cè)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(jì)出色、工藝穩(wěn)定,能在-55～482℃環(huán)境下?時(shí)間測(cè)量,超長(zhǎng)MTBF。

微型壓電式加速度傳感器

另外,針對(duì)航空領(lǐng)域?qū)π〕叽缥矬w測(cè)量、進(jìn)行各種模態(tài)實(shí)驗(yàn)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(duì)測(cè)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(cè)更寬的頻率范圍;尺寸小、質(zhì)量輕、可靠性高、抗振動(dòng)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(cè)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(chǎng)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(cè)量范圍。

溫振一體傳感器

加速度傳感器同時(shí)還可以測(cè)量物體的振動(dòng)。飛行器各個(gè)部件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),影響使用壽命。振動(dòng)傳感器可進(jìn)行振動(dòng)加速度的檢測(cè),檢測(cè)到的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行一次二次積分可得到振動(dòng)速度和位移,通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)來改進(jìn)設(shè)計(jì)或排除故障。振動(dòng)傳感器分為磁電式振動(dòng)加速度傳感器和壓電式振動(dòng)加速度傳感器。

溫振一體傳感器能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)和溫度量,是一種通過集成振動(dòng)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(hào)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(dòng)時(shí)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(dòng)或者沖擊時(shí)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(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)量的頻率上限需要稍高于被測(cè)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率;5、溫度測(cè)量精度:測(cè)溫精度數(shù)值越小越好;6、溫度測(cè)量響應(yīng)時(shí)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(cè)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(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)以及設(shè)備制造生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。由于壓力測(cè)試中被測(cè)壓力種類多、涉及范圍廣、測(cè)點(diǎn)多、要求測(cè)量精度高,如機(jī)翼彎曲壓力、機(jī)艙壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)壓力等,因此對(duì)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(dòng)態(tài)性能,靈敏度高,可監(jiān)測(cè)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(shí)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(jì)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(gè)溫度區(qū)間。同時(shí),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?qǐng)鼍爸械臉O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(hào)傳遞的橋梁,線纜和連接器是構(gòu)成一個(gè)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(jí)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(shí)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(hào);低噪聲處理,可長(zhǎng)距離輸送信號(hào)。

FCN0211002連接器

SA0226-GF連接器

西人馬的線纜產(chǎn)品采用多種型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)連接器,更好地適配多種應(yīng)用場(chǎng)景,可進(jìn)行IEPE信號(hào)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(cè)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(gè)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(gè)國產(chǎn)化替代的新選擇。

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