航空發動機在運轉過程中的自動監測和自動控制非常重要,能夠保證航空器在高空、惡劣的環境中正常運轉。航空發動機中各式各樣的傳感器是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器能夠為航空發動機提供敏感參數,這些參數在飛機和發動機的自動控制、自動尋的、導航、性能實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律轉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工業領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,而航空發動機的工作條件十分惡劣和復雜,因此航空傳感器的技術和工藝要求要遠遠高于其他領域的傳感器。

航空傳感器一般需要在極高溫或極低溫的環境下工作,最高溫度可達650℃,最低溫度低至-196℃,同時還要有耐惡劣環境的良好性能,比如良好的空氣壓力特性、表面保護、密封和絕緣強度、抗振強度和耐沖擊性能,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類傳感器的種類大致相同,也就是實現原理基本一致。而實現航空級標準的難度主要在于產品的工藝及品質,例如檢測發動機振動的加速度傳感器,需要在-40℃到600℃的不同溫度環境下工作,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、封裝材質的要求非常高。而目前國內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品起家,擁有滑油傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器等先進的航空傳感器產品,性能優異、品質可靠,可廣泛應用于發動機控制(ECU或FADEC)、發動機健康管理(EHMS)、飛機控制系統、飛機故障預測與健康管理(PHMS)、直升機及無人機健康狀態監控系統(HUMS)以及各類航空發動機及整機地面試驗。目前西人馬已經為國內外多家民用航空器廠商提供傳感器產品,在業內積累了良好的口碑和聲譽。

西人馬滑油品質傳感器

滑油傳感器是一種通過監測滑油品質判斷軸承磨損程度的傳感器,根據電磁感應原理及光學散射原理,能夠精準檢測顆粒物大小,通過監測軸承脫落的鐵屑的流量判斷滑油品質,從而得知軸承的磨損程度,及時進行維護更換。

西人馬的滑油品質傳感器可直接安裝在主滑油管路內,即時檢測油質中的鐵磁性及非鐵磁性顆粒。產品采用全密封設計,能夠耐受200℃高溫測量環境。可在33mm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域中應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航系統,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。然后通過加速度數據的一次積分和二次積分可得到飛行器的速度和位移,再經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積淀,目前已形成豐富的產品線。西人馬的加速度傳感器可以應用在慣性測量單元、飛機導航系統、飛行控制系統、包括顫振測試在內的飛行期間結構測試、健康系統測試、穩定性測試、地面振動測試(風洞測試)模態測試、發動機控制系統、制導系統等。

不同飛行器以及不同系統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量程(靈敏度)、頻響范圍、使用溫度、使用環境工況進行選型。為了匹配客戶的多樣化需求,西人馬研發出多種類型的加速度傳感器,包括壓電式和電容式在內的60余款加速度傳感器產品。

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、三軸的軸數選擇,現有50余款性能和參數的不同組合產品,能夠滿足客戶的大部分需求,對一些行業的特殊需求還可進行快速定制、快速量產。西人馬壓電式加速度傳感器具有優異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;極佳的信噪比有利于捕捉細微的信號;出色的結構設計和穩定的工藝,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

由于航空應用場景中的工作環境惡劣,加速度傳感器需要適應極低溫及超高溫的大范圍溫度環境。為滿足航空應用場景的要求,西人馬開發了一系列高溫壓電式加速度傳感器,采??主研發的高可靠性高溫壓電陶瓷為核?敏感元件,依據航空標準設計,具有優異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;全溫區高絕緣阻抗,低溫漂;結構設計出色、工藝穩定,能在-55～482℃環境下?時間測量,超長MTBF。

微型壓電式加速度傳感器

另外,針對航空領域對小尺寸物體測量、進行各種模態實驗的需求,西人馬還有相應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、采用環形剪切結構的壓電傳感器,具有優異的頻響特性,可測更寬的頻率范圍;尺寸小、質量輕、可靠性高、抗振動沖擊力強;可作為電子元器件集成于電路中,還可表貼、內嵌于被檢測部件,損傷小,具有極強的兼容性。

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用場景中。西人馬電容加速度傳感器,基于MEMC VC技術,可以實現零頻率響應;低功耗、體積小;高溫穩定,耐沖擊能力強;擁有優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生振動,影響使用壽命。振動傳感器可進行振動加速度的檢測,檢測到的振動加速度信號進行一次二次積分可得到振動速度和位移,通過監測設備的振動狀態來改進設計或排除故障。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、按應用需求進行封裝和信號輸出的一種復合型傳感器變送器。

溫振一體傳感器的關鍵指標: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,該數值越小越好,按照國家標準應<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構的振動頻率;5、溫度測量精度:測溫精度數值越小越好;6、溫度測量響應時間。

溫振一體傳感器的核心是內置壓電傳感器內部的電荷轉換芯片。西人馬的溫振一體傳感器采用自主研發的芯片,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鍵指標的優異特性。目前,西人馬溫振一體傳感器已在國內達到一流水準。

西人馬壓力傳感器

壓力傳感器也是航空領域常用的傳感器類型之一,能夠在實際飛行中、飛行試驗、發動機測試試驗、結構強度試驗、風洞試驗以及設備制造生產過程中得到應用。由于壓力測試中被測壓力種類多、涉及范圍廣、測點多、要求測量精度高,如機翼彎曲壓力、機艙壓力、發動機壓力等,因此對壓力傳感器也有較高的要求。

西人馬研發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、動態性能,靈敏度高,可監測微小壓力變化,并已取得CE認證。

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境工況中的使用要求,西人馬同時研發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摻雜與結構設計優化能夠達到優異的電性能參數,可廣泛應用于壓電類加速度傳感器、壓力傳感器、換能器、壓電馬達等領域,覆蓋-55~482 ℃等多個溫度區間。同時,西人馬創造性地提出多層陶瓷復合溫漂補償的方式,大大改善了高溫壓電加速度傳感器在高溫環境下的溫漂問題,能夠適應航空場景中的極端環境。

作為器件與器件、組件與組件、系統與系統之間進行電氣連接和信號傳遞的橋梁,線纜和連接器是構成一個完整電氣系統的基礎元件。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、高溫絕緣性能優異等特點。其中,采用自主開發的FTG系列封接玻璃粉體燒結的高溫連接器,650 ℃高溫絕緣性仍能達到MΩ級別,氣密性達到10∧(-10)Pa·m³/s水平,可應用于高溫、高壓、特殊極端環境的航空航天領域,性能達到了國際領先水平。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

西人馬的線纜產品采用多種型號的標準連接器,更好地適配多種應用場景,可進行IEPE信號傳輸使用。低噪聲線纜具有良好的噪聲屏蔽功能。高溫產品耐受650 ℃高溫,可適應極端的工業測試環境。

以芯片及傳感器核心技術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品已經在多個航空廠商實現量產應用。西人馬在航空領域的技術積累以及眾多成功案例給了國內眾多航空器廠商一個國產化替代的新選擇。

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