工作原理
UCTS是一项创新的温度测量技术,基于辐射环境下诱使SiC晶格扩张,当经历退火过程时扩张的晶格结构会释放回缩的现象。
主要特点:
温度范围:150-1450℃
尺寸:0.2x0.2x0.38mm
平均精度(标准偏差):±3.5 ℃
应用案例
Siemens在SGT-800上使用了均匀晶体温度传感器
均匀晶体温度传感器(UCTS) - 工作原理
UCTS是一项创新的温度测量技术,基于辐射环境下诱使SiC晶格扩张,当经历退火过程时扩张的晶格结构会释放回缩的现象。
下图描述了晶格模型。在此模型中,球体用于代表单个的原子,原子聚焦在一起形成晶格。在高度集中的原子阵列中有许多平行平面,所有这些平面都反射X-射线,这些平面之间的距离称为D-间隔(D-Spacing),是晶格的重要特征。对晶格进行辐射会产生“点缺失”,导致晶格体积增大(D-Spacing增大)。温度T>T辐射进行退火,对晶体有相反的作用。
发动机测试后D-Spacing的结果值取决于:
-温度水平(很强的作用)
-退火持续时间(实验记录)
记录的时间历史(即参考温度对测试时间的规一化)用于计算等效时间,进而计算退火最长时间Tmax。
均匀晶体温度传感器(UCTS) - 主要特点
- 温度范围:150-1450℃
- 尺寸:0.2x0.2x0.38mm
- 平均精度(标准偏差):±3.5 ℃
- 引线/接头:不需要
- 存储寿命:无限
- 测试过程限制:无
- 放射性/化学危害:无
- 传感器具有如下优点:
- - 安装在旋转件上;
- - 可安装在难于接近的位置
- - 可大量高密度安装
- - 低成本
均匀晶体温度传感器(UCTS) - 开发经验
Siemens在SGT-800上使用了均匀晶体温度传感器,其中:
- 1975个晶体传感器布置在发动机热区域内;
- 90个传感器安装在一个叶片上,以获得3D计算所需的数据;
- 95%的传感器在实验中生存了下来
基于此实验数据,Siemens对设计进行了改进,减少了超过25%的冷却气,减少了在临界部位的热梯度,改进了热机械疲劳特性。