[实用新型]一种内嵌式传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及火箭固体发动机检测技术领域，具体为一种内嵌式传感器及其应用。

背景技术

以固体火箭发动机结构简单，具有机动、可靠和易于维护等一系列优点，非常适合飞行器及航天事业的需要。导弹固体发动机对贮存和使用环境有严格的要求。固体发动机在生产、运输及长期贮存过程中，药柱内可能产生缩孔和裂纹；当导弹处于舰载值班环境时，导弹在舰上垂向放置，发动机药柱与壳体粘接界面同时受正应力和剪切应力作用，受舰载值班恶劣环境影响，可能发生脱粘，这些缺陷直接影响到发动机的安全使用。因此，利用可靠的监检测手段及时发现这些缺陷，并对存在缺陷的固体发动机能否顺利完成推进任务进行准确判断是当前固体火箭发动机领域的重要研究方向之一。

目前，发达国家已经可以实现传感器模块、电路板和数据无线发射模块的集成微型化，将三者共同集成在一块小电路板上，来实现感知子系统的信号采集和数据无线发送功能。但这种结构模式从军工产品研制技术的角度考虑有以下几点不足：第一，对制造工艺水平要求较高。不同于液体发动机，固体火箭发动机由发动机壳体、衬层、绝热层以及推进剂组成，其中壳体厚度通常为2mm左右，衬层和绝热层通常厚度为1mm-3mm。界面埋置空间十分有限，要将以上三个硬件模块同时集成到此处，对传感器制造水平、微加工能力和制造成本要求均较高，然而与发达国家相比，我国微型传感器制造水平较为落后，如果采用同样原理进行设计，模块集成的体积很难实现微型化，可操作性很小；第二，安全性不高。由于电路板在发动机界面，与药柱距离较近，随着供电时间的增加，电路板附近会产生一定热量，对推进剂热安全性影响很大，甚至有可能引起推进剂自燃；第三，可靠性和可维修性较差。由于三者封装到发动机界面，基本伴随发动机从制造生产到服役结束整个寿命历程，对硬件耐久性的要求较高。如果服役过程中电路板、数据无线发射模块等硬件出现故障，很难进行维修或二次更换。

发明内容

鉴于现有技术的前述不足，综合考虑目前我国微型传感器研制水平的现实，公开一种传感器与数据发射装置分部位安装布线连接的内嵌式传感器，所采用的技术方案是：

一种内嵌式传感器，包括剪切应力传感器、正应力传感器、电路板和数据无线发射模块、数据接收模块，其特征在于：所述的剪切传感器或正应力传感器包括直径小于等于15mm的为圆形基板，基板上表面溅射剪切应力或正应力应变箔，与应变箔相连的排线以及保护所述应变箔和排线的绝缘保护架；所述的剪切应力传感器或正应力传感器埋置于固体发动机壳体内壁的衬层和绝热层中，其绝缘保护架与基板的厚度之和等于衬层和绝热层的厚度之和，基板的外表面与固体发动机的药柱相接触，绝缘保护架的上表面与固体发动机的壳体接触；电路板和数据无线发射模块固定于固体发动机喷管堵盖处，通过埋置于衬层中的排线与剪切应力传感器或正应力传感器进行连接；所述的数据接收模块位于固体发动机之外，通过蓝牙通讯协议与数据无线发射模块进行连接。

进一步地，所述的剪切应力传感器共3个，分别选择靠近固体发动机头部、中部和尾部三个位置各埋置一个，三个传感器模块沿发动机轴向方向成一条直线；正应力传感器共四个，埋置于发动机中部和尾部对应于剪切应力传感器左、右旋转90度处。

与现有技术相比，本实用新型采取剪切应力传感器和正应力传感器与数据无线发射模块分别分离设置方法，既满足了监测需求，又能有效解决了体积过大的问题。对制造工艺水平要求不高，安全性高，可靠性和可维修性好，能够同时对固体发动机在真实洞库贮存环境和舰载值班环境下进行正应力和剪切应力无线监测。

附图说明

图1为本实用新型剪切应力传感器或正应力传感器的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图2虚框处的局部放大图。

具体实施方式