【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及表薄膜傳感器，具體為一種基于一體化軸承多功能薄膜應(yīng)變計(jì)和溫度傳感器。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，軸承，航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核工業(yè)設(shè)備、汽輪機(jī)等工業(yè)設(shè)備對(duì)使用壽命和性能穩(wěn)定性的要求越來越高。特別是軸承，因?yàn)樗歉餍懈鳂I(yè)的核心部件，要在高溫、高壓、強(qiáng)振動(dòng)等惡劣環(huán)境下工作，可能導(dǎo)致內(nèi)部構(gòu)件斷裂等破壞性行為。及時(shí)準(zhǔn)確地了解關(guān)鍵部件的應(yīng)力應(yīng)變分布狀態(tài)，對(duì)于保證軸承安全可靠的運(yùn)行至關(guān)重要，因此，研究高精度并能承受嚴(yán)苛環(huán)境的應(yīng)變計(jì)傳感器變得越來越重要。在軸承的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，溫升是其最重要性能指標(biāo)之一，主要是由摩擦力矩引起的。摩擦力矩過大會(huì)使軸承磨損加劇，溫度升高，從而影響軸承潤(rùn)滑油的性能，導(dǎo)致工作游隙發(fā)生變化甚至軸承變形，從而改變軸承內(nèi)部接觸，加速軸承磨損，降低軸承使用壽命。滾動(dòng)軸承在外載荷和轉(zhuǎn)速共同作用下，各零部件之間發(fā)生摩擦，導(dǎo)致軸承生熱，溫度升高。并且現(xiàn)有的軸承測(cè)溫方式無法反映軸承的瞬態(tài)溫度。只有通過軸承溫度特性的理論與試驗(yàn)研究，了解軸承內(nèi)部摩擦機(jī)理，掌握在不同工況下軸承系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分布及影響，設(shè)計(jì)能測(cè)量軸承測(cè)溫系統(tǒng)，了解軸承各零部件發(fā)生故障時(shí)軸承的溫度分布特征，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承可能存在的問題，才能避免軸承因瞬態(tài)溫度過高而失效造成的事故損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，以解決上述的技術(shù)問題，并提供至少后文說明的優(yōu)點(diǎn)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：>
3、一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：包括：四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，nicr壓電薄膜傳感器總成，k型薄膜熱電偶傳感器總成，其中，先對(duì)軸承基底經(jīng)過砂紙機(jī)械打磨，之后依次用5.0、3.5和2.5粒度的鉆石拋光膏拋光至鏡面，完后進(jìn)行多層sio2/al2o3/sio2/al2o3復(fù)合結(jié)構(gòu)多功能保護(hù)膜在軸承基底上沉積第一層sio2薄膜，因?yàn)閟io2薄膜具有絕緣功能，完后在第一層sio2薄膜上沉積第二層al2o3薄膜，第一層sio2薄膜和第二層al2o3薄膜有良好的結(jié)合力，完后在第二層al2o3薄膜上再依次沉積第三層sio2薄膜和第四層al2o3薄膜，這樣制備的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面；所述測(cè)力裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上沉積nicr功能薄膜，在所述工作平面上進(jìn)行一定長(zhǎng)度的薄膜敷設(shè)，形成測(cè)力敏感層，所述nicr功能薄膜引出段通過導(dǎo)電銀膠分別與nicr電極絲引線粘結(jié)；所述測(cè)溫裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上依次沉積nicr底電極薄膜、nisi頂電極薄膜、所述nicr底電極薄膜和nisi頂電極薄膜相互搭接，形成矩形熱接點(diǎn)，即測(cè)溫端；所述測(cè)溫端另一端引出端通過導(dǎo)電銀膠與第一補(bǔ)償導(dǎo)線和第二補(bǔ)償導(dǎo)線粘結(jié)，通過這種結(jié)構(gòu)的方式將信號(hào)輸入到采集設(shè)備中；在所述測(cè)力敏感層和測(cè)溫敏感層上采用直流脈沖磁控濺射的方式制備sio2保護(hù)膜。
4、優(yōu)選的，所述的基底基底經(jīng)過表面處理，先后在丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗，清洗后在無塵室內(nèi)用n2氣進(jìn)行干燥處理，將上一步驟處理后的具有連續(xù)平整軸承基底經(jīng)過砂紙機(jī)械打磨，之后依次用5.0、3.5和2.5粒度的鉆石拋光膏拋光至鏡面。。
5、優(yōu)選的，所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：軸承基底采用四層sio2/al2o3/sio2/al2o3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，四層sio2/al2o3/sio2/al2o3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面。
6、優(yōu)選的，所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的應(yīng)變計(jì)nicr功能薄膜采用磁控濺射的方法沉積，應(yīng)變計(jì)引出端通過導(dǎo)電銀膠與nicr電極絲引線粘結(jié)，這種材料的導(dǎo)電特性非常優(yōu)秀，具備極強(qiáng)的抗溫度變形能力，可以承受1200℃的溫度，同時(shí)還具備抗酸堿、抗有機(jī)溶劑等特點(diǎn)。
7、優(yōu)選的，所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的測(cè)溫nicr/nisi薄膜熱電偶以陣列的方式沉積在四層sio2/al2o3/sio2/al2o3復(fù)合絕緣薄膜上。
8、優(yōu)選的，所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的測(cè)溫nicr/nisi薄膜熱電偶引出端通過導(dǎo)電銀膠與第一補(bǔ)償導(dǎo)線和第二補(bǔ)償導(dǎo)線粘結(jié)，通過這種結(jié)構(gòu)的方式將信號(hào)輸入到采集設(shè)備中。
9、優(yōu)選的，所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：采用直流脈沖磁控濺射的方式在測(cè)力nicr薄膜應(yīng)變計(jì)和測(cè)溫nicr/nisi薄膜表面沉積sio2保護(hù)膜。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的技術(shù)方案具有以下有益效果：
11、1、本專利技術(shù)軸承基底采用四層sio2/al2o3/sio2/al2o3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，此為創(chuàng)新的鍍膜沉積組合方式，四層sio2/al2o3/sio2/al2o3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性和耐熱性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面。
12、2、本專利技術(shù)所述的應(yīng)變計(jì)nicr功能薄膜和nicr/nisi薄膜熱電偶采用磁控濺射的方法沉積，應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶引出端通過導(dǎo)電銀膠與電極絲引線粘結(jié)，這種材料的導(dǎo)電特性非常優(yōu)秀，具備極強(qiáng)的抗溫度變形能力，可以承受1200℃的溫度，同時(shí)還具備抗酸堿、抗有機(jī)溶劑等特點(diǎn)。
13、3、本專利技術(shù)采用直流脈沖磁控濺射的方式在測(cè)力nicr薄膜應(yīng)變計(jì)和測(cè)溫nicr/nisi薄膜表面沉積sio2保護(hù)膜。
14、4、本專利技術(shù)采用鍍膜的方式制備傳感器該傳感器固定在軸承定子上，在不改動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的同時(shí)，能準(zhǔn)確測(cè)量軸承的實(shí)時(shí)力和溫度。該傳感器具有尺寸小、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、且可磨損等優(yōu)點(diǎn)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：包括：四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，NiCr壓電薄膜傳感器總成，K型薄膜熱電偶傳感器總成，其中，先對(duì)軸承基底經(jīng)過砂紙機(jī)械打磨，之后依次用5.0、3.5和2.5粒度的鉆石拋光膏拋光至鏡面，完后進(jìn)行多層SiO2/Al2O3/SiO2/Ai2O3復(fù)合結(jié)構(gòu)多功能保護(hù)膜在軸承基底上沉積第一層SiO2薄膜，因?yàn)镾iO2薄膜具有絕緣功能，完后在第一層SiO2薄膜上沉積第二層Al2O3薄膜，第一層SiO2薄膜和第二層Al2O3薄膜有良好的結(jié)合力，完后在第二層Al2O3薄膜上再依次沉積第三層SiO2薄膜和第四層Al2O3薄膜，這樣制備的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面；所述測(cè)力裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上沉積NiCr功能薄膜，在所述工作平面上進(jìn)行一定長(zhǎng)度的薄膜敷設(shè)，形成測(cè)力敏感層，所述NiCr功能薄膜引出段通過導(dǎo)電銀膠分別與NiCr電極絲引線粘結(jié)；所述測(cè)溫裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上依次沉積NiCr底電極薄膜、NiSi頂電極薄膜、所述NiCr底電極薄膜和
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：軸承基底經(jīng)過表面處理，先后在丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗，清洗后在無塵室內(nèi)用N2氣進(jìn)行干燥處理，將上一步驟處理后的具有連續(xù)平整軸承基底經(jīng)過砂紙機(jī)械打磨，之后依次用5.0、3.5和2.5粒度的鉆石拋光膏拋光至鏡面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：軸承基底采用四層SiO2/Al2O3/SiO2/Al2O3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，四層SiO2/Al2O3/SiO2/Al2O3多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的應(yīng)變計(jì)NiCr功能薄膜采用磁控濺射的方法沉積，應(yīng)變計(jì)引出端通過導(dǎo)電銀膠與NiCr電極絲引線粘結(jié)，這種材料的導(dǎo)電特性非常優(yōu)秀，具備極強(qiáng)的抗溫度變形能力，可以承受1200℃的溫度，同時(shí)還具備抗酸堿、抗有機(jī)溶劑等特點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的測(cè)溫NiCr/NiSi薄膜熱電偶以陣列的方式沉積在四層SiO2/Al2O3/SiO2/Al2O3復(fù)合絕緣薄膜上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：所述的測(cè)溫NiCr/NiSi薄膜熱電偶引出端通過導(dǎo)電銀膠與第一補(bǔ)償導(dǎo)線和第二補(bǔ)償導(dǎo)線粘結(jié)，通過這種結(jié)構(gòu)的方式將信號(hào)輸入到采集設(shè)備中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：采用直流脈沖磁控濺射的方式在測(cè)力NiCr薄膜應(yīng)變計(jì)和測(cè)溫NiCr/NiSi薄膜表面沉積SiO2保護(hù)膜。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：包括：四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，nicr壓電薄膜傳感器總成，k型薄膜熱電偶傳感器總成，其中，先對(duì)軸承基底經(jīng)過砂紙機(jī)械打磨，之后依次用5.0、3.5和2.5粒度的鉆石拋光膏拋光至鏡面，完后進(jìn)行多層sio2/al2o3/sio2/ai2o3復(fù)合結(jié)構(gòu)多功能保護(hù)膜在軸承基底上沉積第一層sio2薄膜，因?yàn)閟io2薄膜具有絕緣功能，完后在第一層sio2薄膜上沉積第二層al2o3薄膜，第一層sio2薄膜和第二層al2o3薄膜有良好的結(jié)合力，完后在第二層al2o3薄膜上再依次沉積第三層sio2薄膜和第四層al2o3薄膜，這樣制備的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜具有良好的絕緣性，同時(shí)可以為薄膜熱電偶提供連續(xù)平整的附著面；所述測(cè)力裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上沉積nicr功能薄膜，在所述工作平面上進(jìn)行一定長(zhǎng)度的薄膜敷設(shè)，形成測(cè)力敏感層，所述nicr功能薄膜引出段通過導(dǎo)電銀膠分別與nicr電極絲引線粘結(jié)；所述測(cè)溫裝置，在所述的四層多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜上依次沉積nicr底電極薄膜、nisi頂電極薄膜、所述nicr底電極薄膜和nisi頂電極薄膜相互搭接，形成矩形熱接點(diǎn)，即測(cè)溫端；所述測(cè)溫端另一端引出端通過導(dǎo)電銀膠與第一補(bǔ)償導(dǎo)線和第二補(bǔ)償導(dǎo)線粘結(jié)，通過這種結(jié)構(gòu)的方式將信號(hào)輸入到采集設(shè)備中；在所述測(cè)力敏感層和測(cè)溫敏感層上采用直流脈沖磁控濺射的方式制備sio2保護(hù)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一體化軸承薄膜應(yīng)變計(jì)和薄膜熱電偶陣列監(jiān)測(cè)多維力和溫度的裝置，其特征在于：軸承基底經(jīng)過表面處理，先后在丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗，清洗后在無塵室內(nèi)用n2氣進(jìn)行干燥處理，將上一步驟處理...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王子羲，劉智慧，郭騰達(dá)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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