【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于薄膜傳感器，具體涉及一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道及其制備方法。
技術介紹
1、飛機液壓管道是飛控和航空的關鍵部件。現代大型客機液壓管道網絡具有“長、散、雜”的特點，全機管道數量多、長度長、壁厚薄；空間形態各異，遍布全機；且其載荷環境惡劣多變(振動過載超過200g、工作溫度-40℃～135℃)。液壓管道影響液壓系統的工作性能及壽命，事關飛行安全。然而，傳統的航空液壓管道振動及應變監測常依賴于振動加速度傳感器及膠合式應變傳感器，其存在安裝復雜、破壞原有振動特性、誤差大等問題，嚴重制約了液壓管道系統的監測。
2、針對曲面上圖形化薄膜傳感器的應變敏感柵技術，掩模版無法與被加工結構件完全貼合，導致制備的應變敏感柵圖案與掩模版上待轉移圖案尺寸不一致或線寬不均，且局部位置可能存在衍射現象，影響了該方法的準確性和薄膜傳感器的輸出性能。中國專利cn116904922a提出一種用于制備應變敏感柵薄膜的金屬掩膜壓緊結構，通過加工特殊的壓緊結構來解決掩模版在曲面構件上的應用難題，但其配套的壓緊結構制備復雜。中國專利cn116024570a公開一種超高溫曲面金屬基厚/薄膜傳感器絕緣層及其制備方法，采用噴涂、絲網印刷、脈沖激光沉積方式制備薄膜，但應變敏感柵圖形化仍需配套網版或掩模版，且屬于厚膜制備工藝方法，難以保障敏感膜結構和性能參數一致性。因此，亟需開發一種新型高效的液壓管道原位振動/應變監測的薄膜應變傳感器及其原位制備方法。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在
2、為達到上述目的，本專利技術采用技術以下方案：
3、一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，包括液壓管道本體，液壓管道本體的表面設有絕緣層，所述絕緣層的表面設有應變敏感層，所述應變敏感層具有應變傳感器結構，應變敏感層的表面設有保護層。
4、優選的，所述絕緣層包括非晶氮氧化鋁擴散阻擋層和氧化鋁絕緣層，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層沉積于液壓管道本體表面；所述氧化鋁絕緣層沉積于所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層表面。
5、優選的，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層厚度為100nm～150nm；氧化鋁絕緣層厚度為400nm～1μm。
6、優選的，所述應變傳感器結構包括：用于測量液壓管道本體軸向應變的第一應變敏感單元，用于測量液壓管道本體徑向應變的第二應變敏感單元，以及與所述第一應變敏感單元和第二應變敏感單元連接的焊盤。
7、優選的，所述第一應變敏感單元采用應變敏感柵，第二應變敏感單元采用應變敏感柵，應變敏感柵的線寬為90μm～110μm、柵絲間距為80μm～120μm。
8、優選的，應變敏感層薄膜材料為鎳鉻合金、karma合金或康銅，厚度為400nm-700nm。
9、優選的，保護層采用氧化鋁保護層，厚度為400nm～700nm。
10、本專利技術如上所述的具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道的制備方法，包括如下過程：
11、對液壓管道本體表面進行預處理，使液壓管道本體表面粗糙度≤50nm；
12、在表面預處理后的液壓管道本體的表面制備絕緣層；
13、在所述絕緣層表面通過直流磁控濺射方式制備應變敏感層材料；
14、使用激光在應變敏感層材料上進行刻蝕，刻蝕出應變傳感器結構，形成應變敏感層，之后進行清洗、干燥；
15、在應變敏感層表面制備保護層，得到所述具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道。
16、優選的，所述絕緣層包括非晶氮氧化鋁擴散阻擋層和氧化鋁絕緣層，在表面預處理后的液壓管道本體的表面制備絕緣層的過程包括：在表面預處理后的液壓管道本體的表面射頻磁控濺射非晶氮氧化鋁擴散阻擋層；在非晶氮氧化鋁擴散阻擋層表面射頻磁控濺射氧化鋁絕緣層；
17、使用激光在應變敏感層材料上進行刻蝕時，刻蝕停止于氧化鋁絕緣層；
18、所述應變傳感器結構包括：用于測量液壓管道本體軸向應變的第一應變敏感單元，用于測量液壓管道本體徑向應變的第二應變敏感單元，以及與所述第一應變敏感單元和第二應變敏感單元連接的焊盤；保護層采用氧化鋁保護層；在應變敏感層表面制備保護層時：在焊盤位置放置保護層掩膜版遮擋焊盤，將外框掩膜版邊緣和液壓管道本體固定，然后采用射頻磁控濺射方法制備氧化鋁保護層。
19、優選的，使用激光在應變敏感層材料上進行刻蝕時，采用1064nm紅外激光，脈寬設置為10ps～2ns，重復頻率設置為50khz～4000khz，單脈沖能量設置為5μj～38μj，刻蝕速率為50～200mm/s。
20、本專利技術具有如下有益效果：
21、本專利技術具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道中，液壓管道和薄膜應變傳感器(即絕緣層、應變敏感層和保護層形成的整體結構)是一體結構，具體的，薄膜應變傳感器中的絕緣層直接設置在液壓管道本體表面，無需使用膠，進而不會破壞原有振動特性，絕緣層的表面設置應變敏感層，應變敏感層具有應變傳感器結構，利用應變敏感層中的應變傳感器結構能夠精確檢測液壓管道本體的應變，相對于現有技術在航空液壓管道上膠合式應變傳感器檢測液壓管道本體的應變，本專利技術所測得的應變誤差相對較小，而且傳感器結構是原位設置在液壓管道本體表面的，因而能夠實現航空液壓管道等曲面部件的表面應變、振動等狀態參數的原位監測，為航空液壓管道健康監測提供更加準確的數據支撐。由于本專利技術中液壓管道和應變傳感器是一體結構，因而該航空液壓管道本身具有原位振動/應變監測功能，在現場無需額外安裝傳感器，因此避免了現有技術中需要在航空液壓管道上額外安裝應變傳感器的工序，同時也避免了安裝應變傳感器時的復雜工序。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，包括液壓管道本體(1)，液壓管道本體(1)的表面設有絕緣層，所述絕緣層的表面設有應變敏感層(4)，所述應變敏感層(4)具有應變傳感器結構，應變敏感層(4)的表面設有保護層。
2.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述絕緣層包括非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)和氧化鋁絕緣層(3)，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)沉積于液壓管道本體(1)表面；所述氧化鋁絕緣層(3)沉積于所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)表面。
3.根據權利要求2所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)厚度為100nm～150nm；氧化鋁絕緣層(3)厚度為400nm～1μm。
4.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述應變傳感器結構包括：用于測量液壓管道本體(1)軸向應變的第一應變敏感單元，用于測量液壓管道本體(1)徑向應變的第二應變敏感單元，以及與所述第一應變敏感單元和第二應變敏感單
5.根據權利要求4所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述第一應變敏感單元采用應變敏感柵，第二應變敏感單元采用應變敏感柵，應變敏感柵的線寬為90μm～110μm、柵絲間距為80μm～120μm。
6.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，應變敏感層(4)薄膜材料為鎳鉻合金、Karma合金或康銅，厚度為400nm-700nm。
7.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，保護層采用氧化鋁保護層(8)，厚度為400nm～700nm。
8.權利要求1-7任意一項所述的具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道的制備方法，其特征在于，包括如下過程：
9.根據權利要求8所述的具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道的制備方法，其特征在于，所述絕緣層包括非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)和氧化鋁絕緣層(3)，在表面預處理后的液壓管道本體(1)的表面制備絕緣層的過程包括：在表面預處理后的液壓管道本體(1)的表面射頻磁控濺射非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)；在非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)表面射頻磁控濺射氧化鋁絕緣層(3)；
10.根據權利要求9所述的具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道的制備方法，其特征在于，使用激光在應變敏感層材料上進行刻蝕時，采用1064nm紅外激光，脈寬設置為10ps～2ns，重復頻率設置為50kHz～4000kHz，單脈沖能量設置為5μJ～38μJ，刻蝕速率為50～200mm/s。
...【技術特征摘要】
1.一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，包括液壓管道本體(1)，液壓管道本體(1)的表面設有絕緣層，所述絕緣層的表面設有應變敏感層(4)，所述應變敏感層(4)具有應變傳感器結構，應變敏感層(4)的表面設有保護層。
2.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述絕緣層包括非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)和氧化鋁絕緣層(3)，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)沉積于液壓管道本體(1)表面；所述氧化鋁絕緣層(3)沉積于所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)表面。
3.根據權利要求2所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述非晶氮氧化鋁擴散阻擋層(2)厚度為100nm～150nm；氧化鋁絕緣層(3)厚度為400nm～1μm。
4.根據權利要求1所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述應變傳感器結構包括：用于測量液壓管道本體(1)軸向應變的第一應變敏感單元，用于測量液壓管道本體(1)徑向應變的第二應變敏感單元，以及與所述第一應變敏感單元和第二應變敏感單元連接的焊盤(6)。
5.根據權利要求4所述的一種具有原位振動/應變監測功能的航空液壓管道，其特征在于，所述第一應變敏感單元采用應變敏感柵，第二應變敏感單元采用應變敏感柵，應變敏感柵的線寬為9...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅國希，張玉卓，歐陽雙如，薛沖，趙立波，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。