一种压气机导叶原位参数实时感知微系统的制作方法

本申请涉及航空发动机传感的领域，尤其是涉及一种压气机导叶原位参数实时感知微系统。

背景技术：

1、传感系统是航空发动机获取真实工况理化参数的核心载体，支撑整机设计优化、运行控制与故障诊断，是航空动力智能化发展的关键基础。机载实时传感用于发动机服役状态在线监测，可为整机精准调控、结构健康判定提供数据支撑，当前机载监测方案多采用开孔插入式传感器，受发动机内部安装空间、极端高温、重量约束限制，可布设测点极少，仅能在进气、排气端完成少量参数采集，压缩系统内部流道、导叶等关键位置无法实现原位实时测量。

2、现有监测模式仅能依靠有限测点数据间接推算结构应力、应变、间隙等关键状态量，难以完成分布式全域高精度测量，直接降低构件寿命评估精度；同时插入式传感器会破坏原有气流流场，恶化压气机气动性能，伴随数据量不足、监测覆盖不全的固有缺陷。随着航空发动机数字化、安全性、燃油效率要求持续提升，压缩系统全域分布式原位参数监测成为行业刚需，亟需开发适配导叶、动叶、机匣内壁的微型传感方案，同步采集流场温度、压力与结构应变、振动等多类状态参数。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种压气机导叶原位参数实时感知微系统，解决了现有技术中的问题，为发动机控制终端提供海量导叶的实时原位参数且降低对气动性能的干扰。

2、本申请提供的一种压气机导叶原位参数实时感知微系统采用如下的技术方案：

3、一种压气机导叶原位参数实时感知微系统，包括薄膜式传感器模块、连接线路、温差发电模块、信息处理模块和通信模块；

4、所述薄膜式传感器模块贴附在压气机的导叶表面上，所述薄膜式传感器模块用于采集所述导叶表面的流场热力参数，所述薄膜式传感器模块的厚度小于等于2μm，所述信息处理模块位于压气机的内机匣的外壁面上，所述温差发电模块包括贴附在所述导叶表面上的第一温差发电单元以及贴附在所述内机匣的外壁面上的第二温差发电单元，所述第二温差发电单元通过导线与所述信息处理模块和通信模块电连接；

5、所述连接线路的厚度小于等于2μm，所述连接线路包括第一线路和第二线路，所述第一线路贴附在所述导叶表面上，所述第一线路用于将第一温差发电单元与薄膜式传感器模块电连接，所述第二线路的一端与所述薄膜式传感器模块通信连接，所述第二线路的另一端与所述信息处理模块通信连接，所述第二线路从薄膜式传感器模块的位置沿伸至所述导叶的转轴并沿所述导叶的转轴穿出所述压气机的内机匣的侧壁，位于所述内机匣的侧壁上的第二线路贴附在所述导叶和转轴的表面上，位于所述内机匣的外壁面上的第二线路贴附在内机匣的外壁面上；

6、所述信息处理模块用于将薄膜式传感器模块的信号转换为数字信号，对流场热力参数的数字信号进行提取后通过通信模块发送至发动机控制终端。

7、可选的，所述薄膜式传感器模块包括多个薄膜电阻式温度传感器单元和薄膜电阻式压力传感器单元，多个所述薄膜电阻式温度传感器单元和薄膜电阻式压力传感器单元通过磁控溅射工艺制备在导叶表面上，且多个所述薄膜电阻式温度传感器单元和薄膜电阻式压力传感器单元分布在导叶的不同位置上。

8、可选的，所述连接线路通过数字光处理增材制造工艺按照连接线路的分布位置依次将绝缘材料、导电线材料和绝缘材料制备在导叶、转轴或内机匣的外壁的表面上，形成外层绝缘内部导电的连接线路。

9、可选的，所述第一温差发电单元和第二温差发电单元均包括温差发电薄膜和电能管理单元，所述电能管理单元用于将温差发电薄膜输出的波动电压稳压转换为稳定直流电压；

10、所述第一温差发电单元的厚度小于等于2μm；

11、所述第二温差发电单元的厚度小于等于10μm。

12、可选的，所述温差发电薄膜为通过电化学沉积成型n/p型半导体热电对构成的铅碲基薄膜热电器件。

13、可选的，所述信息处理模块包括信号采集单元和信息处理单元；

14、所述信号采集单元包括与多个薄膜电阻式温度传感器单元和薄膜电阻式压力传感器单元一一对应的电桥测量电路，所述电桥测量电路将薄膜式传感器模块输出的电阻阻值信息转换为电压信息，所述信号采集单元还包括模-数转换器，所述模-数转换器将电压信息转换为数字信号后输出至信息处理单元，所述信息处理单元用于对数字信号进行特征提取获取导叶表面的流场热力参数的有效信息；

15、所述通信模块通过无线通信的方式将导叶表面的流场热力参数的有效信息发送至发动机控制终端。

16、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

17、与传统插入式感知技术相比，本申请提出了一种感知、供电、通信一体化的分布式、非侵入感知系统架构，可实现服役条件下航空发动机压气机导叶的温度、压力、应变等关键参数感知，为航空发动机控制终端提供海量的实时原位参数，助力实现发动机控制策略和状态监控能力的进一步优化，推动未来航空发动机的智能化进步。

1.一种压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，包括薄膜式传感器模块、连接线路、温差发电模块、信息处理模块(6)和通信模块(7)；

2.根据权利要求1所述的压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，所述薄膜式传感器模块包括多个薄膜电阻式温度传感器单元(22)和薄膜电阻式压力传感器单元(23)，多个所述薄膜电阻式温度传感器单元(22)和薄膜电阻式压力传感器单元(23)通过磁控溅射工艺制备在导叶(2)表面上，且多个所述薄膜电阻式温度传感器单元(22)和薄膜电阻式压力传感器单元(23)分布在导叶(2)的不同位置上。

3.根据权利要求1所述的压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，所述连接线路通过数字光处理增材制造工艺按照连接线路的分布位置依次将绝缘材料、导电线材料和绝缘材料制备在导叶(2)、转轴(21)或内机匣(1)的外壁的表面上，形成外层绝缘内部导电的连接线路。

4.根据权利要求1所述的压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，所述第一温差发电单元(4)和第二温差发电单元(5)均包括温差发电薄膜和电能管理单元，所述电能管理单元用于将温差发电薄膜输出的波动电压稳压转换为稳定直流电压；

5.根据权利要求4所述的压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，温差发电薄膜为通过电化学沉积成型n/p型半导体热电对构成的铅碲基薄膜热电器件。

6.根据权利要求2所述的压气机导叶原位参数实时感知微系统，其特征在于，所述信息处理模块(6)包括信号采集单元和信息处理单元；