淄博晟元新材料科技有限责任公司完成省科技型中小企业提升工程项目转化
——蓝宝石光纤珐珀腔压力传感器及高温镀金、镀铂光纤产品实现技术落地
近日,由淄博晟元新材料科技有限责任公司承担、齐鲁工业大学（山东科学院）合作研发,并通过山东省科技型中小企业提升工程重点支持的一项极端环境压力监测技术完成产品化转化。该项目聚焦先进发动机、航空航天、工业化工等领域的极端环境压力监测需求,研发形成蓝宝石光纤珐珀腔压力传感器,以及高温镀金光纤、高温镀铂光纤等配套产品。目前,相关产品已在商业航天动力系统研发中的原位实时测量领域开展应用验证。
传感器技术路线与核心工艺
该蓝宝石光纤珐珀腔压力传感器采用三层蓝宝石晶片高温键合工艺制成,核心材料为高纯度单晶氧化铝(Al₂O₃),理论耐温可达1500℃以上。材料本身具备抗酸碱腐蚀、高强度的特性,可适应各类极端复杂工况。
传感器结构由敏感膜片、带刻蚀凹槽的珐珀腔层及带通孔的基座三层组成。其工作原理基于珐珀腔干涉技术:通过光纤传输光信号,将压力信号转化为可解调的光信号,避免了电信号传输中的热传导干扰,在高温环境下保持结构稳定性与测量可靠性。
性能参数与校准技术
该传感器基于薄板小挠度形变理论设计,经Comsol有限元仿真验证。主要性能参数如下:量程0–10 MPa,常温灵敏度1.15 nm/kPa,在20℃至1000℃范围内零点温度漂移系数为0.17 nm/℃。
传感器集成了温度系数校准与高精度温度测量技术,在测量高温压力的同时,可同步采集温度参数并完成校准,通过实时温度补偿消除温度漂移对压力测量的影响。通过优化敏感膜片参数,传感器在灵敏度与抗过载能力之间形成平衡,其最大应力不超过蓝宝石材料破坏应力的五分之一。
配套光纤产品
为构建完整的光信号传输链路,项目同步转化形成高温镀金光纤与高温镀铂光纤两款配套产品。
高温镀金光纤在光纤表面涂覆高纯度金层,利用金材料的抗氧化、抗腐蚀性能,在高温环境中保护光纤免受氧化损伤。
高温镀铂光纤采用铂金作为镀层材料,具备更高的耐温极限与化学稳定性,适用于化工冶炼、航空航天推进系统等存在复杂化学气氛或更高温度要求的工况。
上述两款光纤产品可与蓝宝石光纤珐珀腔压力传感器配套使用,形成从敏感元件到信号传输的完整光链路。
技术服务体系与质量管理
项目已建成研发、中试、技术服务一体化体系,并通过ISO 9001质量管理体系认证,产品设计、生产、检测全流程实行标准化作业。项目可根据客户工况提供定制化适配方案,并配套提供整套软硬件测量技术服务,覆盖从传感器选型、信号解调到数据处理的完整测控需求。
该传感器及配套产品适用于工业测控、航空航天、化工冶炼等领域,在商业航天动力系统研发中可实现压力参数的原位实时在线监测。其中,蓝宝石光纤珐珀腔压力传感器承担核心感知功能,高温镀金光纤与高温镀铂光纤负责保障光信号在极端环境下的稳定传输,三者协同构成从敏感元件到信号输出的完整测量链路。
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