Специалисты Пензенского государственного университета создали и запатентовали инновационный чувствительный элемент для датчиков, которые способны измерять как статическое, так и быстропеременное давление. Эта разработка объединяет функции двух датчиков в одном устройстве, что значительно уменьшает общий вес конструкции. Такое решение имеет большое значение для авиационной промышленности. Кроме того, новый элемент может найти применение и в других отраслях.
Датчики давления применяются в самых различных сферах – от бытовой аппаратуры до высокотехнологичных авиалайнеров, таких как Суперджет. Регулярный мониторинг давления предотвращает аварийные ситуации и продлевает срок службы оборудования.
Подобные приборы делятся на тензорезистивные для статических давлений и пьезоэлектрические для быстропеременных. Совмещенные датчики для обоих видов давлений на сегодняшний день отсутствуют, что вынуждает авиастроителей устанавливать два датчика, увеличивая массу, габариты и энергопотребление.
В ПГУ создали конструкцию, объединяющую два независимых канала измерения давления на одном чувствительном элементе: тензорезистивный и пьезоэлектрический, что позволяет использовать один датчик вместо двух.
Ученые предложили вместо традиционной объемной пьезокерамики наносить тонкие пленки с разными функциями. «Мы интегрируем тензометрические и пьезоэлектрические тонкие пленки нанометрового размера в одном чувствительном элементе. Это позволит существенно расширить функциональные возможности датчика, в частности использовать один датчик для измерения давлений в различных частотных диапазонах», – прокомментировал магистрант ПГУ Дмитрий Агафонов. Первый канал оснащен чувствительным элементом, состоящим из тонких тензорезистивных пленок, изготовленных из нихрома. Второй канал использует чувствительный элемент, основанный на тонких пьезоэлектрических пленках из нитрида алюминия.
Ученые разработали новый чувствительный элемент с двумя каналами для производства датчиков давления и других приборов. Он изготавливается в едином технологическом процессе, что упрощает и удешевляет производство. Испытания под давлением и электрическим током показали пьезоэлектрический отклик 1700 пА и однородную структуру пленок. Пленки не отслаиваются и хорошо сцепляются с сосновой подложкой.
Новые датчики, по мнению исследователей, обладают большим потенциалом для использования в разнообразных сферах, таких как авиация, автомобилестроение и нефтегазовая отрасль. Их можно применять для отслеживания и регулирования таких процессов, как сгорание топлива, изменение давления в трубопроводах и атомных реакторах. Это позволяет предотвращать аварии и сохранять жизни людей.
Источник: akm.ru
распечатать статью
