現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)正朝著高溫弟疆、高壓、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展，其上愈加惡劣的工作環(huán)境不可避免地對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中傳感器的穩(wěn)定工作產(chǎn)生不利影響障漓，導(dǎo)致傳感器故障發(fā)生，進(jìn)而干擾控制系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降蛔琅。因此胎许，提高傳感器的可靠性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠工作極為重要罗售。通過對(duì)傳感器故障件的科學(xué)診斷辜窑，探索其失效機(jī)理，將有利于傳感器的迭代設(shè)計(jì)，進(jìn)而不斷提升可靠性穆碎。傳統(tǒng)的傳感器故障檢測方法存在下列局限性:1)無損檢測時(shí)牙勘，一般采用X射線機(jī)，僅適用于對(duì)傳感器的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察所禀，非金屬部分無法清晰顯現(xiàn)方面。且一般只能二維成像，無法三維立體顯示色徘。2)破壞性觀察恭金。對(duì)故障件進(jìn)行分解以查找故障點(diǎn)，容易造成故障點(diǎn)在分解過程中被破壞而無法定位褂策。

工業(yè)CT技術(shù)能清晰横腿、直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)被檢測物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)(包括金屬及非金屬部分的三維信息可視化)般六、密度變化以及缺陷的性質(zhì)灰深、位置和大小。在工業(yè)朗猖、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用蟋晾。工業(yè)CT的上述特點(diǎn)，使其成為傳感器故障無損殿膏、準(zhǔn)確策哈、高效和全方位檢測行之有效的手段之一，對(duì)傳感器可靠性的提升具有重要作用尘箫。

本文針對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的高壓壓氣機(jī)進(jìn)口總溫傳感器的故障現(xiàn)象泪缨，利用工業(yè)CT技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了無損檢測，從而快速呛营、準(zhǔn)確地定位到故障點(diǎn)虱忙，并利用其提供的傳感器內(nèi)部信息對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施嘲谚。最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)措施的有效性狼楔，結(jié)果表明該傳感器的可靠性得到了顯著提高。

1缴渊、故障描述

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的高壓壓氣機(jī)進(jìn)口總溫傳感器(以下簡稱“傳感器”)赏壹，為鎧裝薄膜鉑電阻式溫度傳感器。其核心部件為感溫元件衔沼，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示蝌借，主要由不銹鋼外殼、薄膜鉑電阻指蚁、轉(zhuǎn)接導(dǎo)線菩佑、墊塊等組成自晰，其中薄膜鉑電阻的引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線采用火焰硬釬焊連接。

圖1感溫元件結(jié)構(gòu)示意圖

傳感器的故障為在使用過程中稍坯，出現(xiàn)輸出跳變酬荞。根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以推斷傳感器內(nèi)部存在接觸不良現(xiàn)象瞧哟。但受制于前期的故障檢測手段袜蚕，始終未能準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，無法對(duì)傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝上的改進(jìn)绢涡，嚴(yán)重影響了傳感器的可靠性提升。

2堡雁、CT故障定位

2．1檢測設(shè)備與試驗(yàn)條件

傳感器故障件檢測設(shè)備采用的是通用電氣公司(GE)生產(chǎn)的X射線高分辨率微焦點(diǎn)工業(yè)CT系統(tǒng)搀尊。該系統(tǒng)具備180kV微焦點(diǎn)定向式X射線管，細(xì)節(jié)分辨能力可達(dá)1μm;高對(duì)比度的14位數(shù)字平板式探測器淹疙，分辨率(像素大小)200μm×200μm针容。系統(tǒng)可以獲得各種大小試件的高精度3D信息。

試驗(yàn)時(shí)柴哈，利用微焦點(diǎn)錐束CT對(duì)傳感器故障件進(jìn)行檢測补蛋。為獲得高分辨率CT圖像，微焦點(diǎn)X射線源采用了低功率以獲得更小的焦點(diǎn)尺寸冶巴，調(diào)節(jié)射線源至故障件的距離以實(shí)現(xiàn)高比例放大成像为毛。故障件斷層掃描間距為0．05mm，通過計(jì)算機(jī)斷層掃描后顺鸯，利用CT數(shù)據(jù)采集和圖像重建軟件得到故障件特定的截面圖像芦格。

2．2檢測結(jié)果與分析

工業(yè)CT是基于不同密度的物質(zhì)對(duì)X射線的衰減系數(shù)不同，從而在重構(gòu)圖像中顯示不同的灰度差異尊捞，進(jìn)而分辨不同的物質(zhì)俄删。因此，傳感器內(nèi)部的金屬部分(如鉑電阻引線奏路、導(dǎo)線)畴椰、非金屬部分(如熱縮套管、膠黏劑)及空腔能很好的區(qū)分開來鸽粉。

圖2是傳感器故障件的感溫元件部位在某一深度處的CT縱向二維切片圖像斜脂。從圖中可以明顯地看到鉑電阻引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線的焊點(diǎn)，以及在焊點(diǎn)根部的多股轉(zhuǎn)接導(dǎo)線上出現(xiàn)了一個(gè)斷點(diǎn)潜叛。由于未對(duì)故障件進(jìn)行任何破壞性的觀察秽褒，因此可以確定該斷點(diǎn)是在工作過程中形成的。并且從圖中可以看出多股轉(zhuǎn)接導(dǎo)線呈松散狀態(tài)威兜。

圖2感溫元件CT縱向切片圖

圖3是傳感器故障件的感溫元件部位在上述斷點(diǎn)附近的CT橫向二維切片圖像销斟。從圖中可以看出轉(zhuǎn)接導(dǎo)線在感溫元件內(nèi)的分布以及其周邊的灌膠狀況。該圖同樣顯示出轉(zhuǎn)接導(dǎo)線比較松散，部分小股線束已經(jīng)斷裂蚂踊。此外约谈，圖像中明顯有多處面積較大、顏色較深的部分(例如圖中用白線圈出的區(qū)域)犁钟，說明轉(zhuǎn)接導(dǎo)線周邊的灌膠不充分填篱，有氣泡、空腔存在恃葫。

圖3感溫元件CT橫向切片圖

通過對(duì)圖2和圖3的上述分析可知革陋，傳感器的故障點(diǎn)位于薄膜鉑電阻引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線焊接點(diǎn)的根部，為轉(zhuǎn)接導(dǎo)線斷裂悉镜。通過進(jìn)一步試驗(yàn)排除了鉑電阻引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線的火焰硬釬焊對(duì)導(dǎo)線強(qiáng)度的影響锦钓。因此，可以確定感溫元件內(nèi)的膠黏劑灌封不充分是導(dǎo)致導(dǎo)線斷裂的主要原因后谱。在灌膠不充分的情況下求驳，導(dǎo)線處于懸空狀態(tài)，在使用過程中受振動(dòng)作用發(fā)生晃動(dòng)而發(fā)生疲勞斷裂刷桐，導(dǎo)致接觸不良粥谐，從而造成傳感器輸出跳變。值得一提的是感溫元件為手動(dòng)灌膠痛只，在生產(chǎn)過程中漾群，來回推拉導(dǎo)線，造成多股導(dǎo)線松散勇垛，也是其發(fā)生斷裂的不利因素之一脖母。

3、改進(jìn)措施

針對(duì)上述故障原因闲孤，為避免感溫元件內(nèi)手動(dòng)灌膠造成灌膠不充分谆级，一致性差、多股導(dǎo)線松散等缺陷讼积，對(duì)感溫元件內(nèi)的灌膠工藝進(jìn)行了改進(jìn)肥照。設(shè)計(jì)了自動(dòng)灌膠系統(tǒng)，并明確灌膠壓力和灌膠時(shí)間等工藝參數(shù)勤众。該系統(tǒng)主要由精密點(diǎn)膠機(jī)和灌膠夾具兩部分組成舆绎，可以實(shí)現(xiàn)快速拆裝、控制打壓壓力们颜，提高了生產(chǎn)效率吕朵，同時(shí)可以保證感溫元件灌膠的一致性。

4窥突、可靠性提升驗(yàn)證

為驗(yàn)證改進(jìn)措施的有效性努溃，判斷傳感器在改進(jìn)灌膠工藝后硫嘶，其可靠性是否得到大幅提升，不同操作人員利用自動(dòng)灌膠系統(tǒng)分批制備了20只感溫元件檩翁，并將其裝配成完整產(chǎn)品纤厨。最后對(duì)上述20只產(chǎn)品進(jìn)行了溫度沖擊、耐久振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)景絮。其中耐久振動(dòng)按正常試驗(yàn)時(shí)間的2倍進(jìn)行守镰，并同時(shí)施加溫度應(yīng)力。振動(dòng)試驗(yàn)全程監(jiān)控傳感器輸出電阻说悄，未

出現(xiàn)跳變現(xiàn)象猖右。試驗(yàn)結(jié)束后，檢查試驗(yàn)件外觀并測試性能合圃，未出現(xiàn)異常秒聪，均滿足使用要求。同時(shí)利用工業(yè)CT(檢測設(shè)備與試驗(yàn)條件同上)對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行了無損檢測梨伸。圖4是試驗(yàn)后感溫元件內(nèi)鉑電阻引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線的CT三維圖像。從中可以清晰弥容、直觀地看到兩者完好無損痪罐，導(dǎo)線呈自然松弛狀態(tài)。

目前葫督，改進(jìn)灌膠工藝后的傳感器已大量生產(chǎn)并裝配發(fā)動(dòng)機(jī)使用竭鞍，傳感器在外場的故障率顯著下降。由此可見橄镜，改進(jìn)措施是合理有效的偎快，傳感器的可靠性有了顯著提升。

圖4試驗(yàn)后鉑電阻引線與轉(zhuǎn)接導(dǎo)線的CT三維圖像

將工業(yè)CT技術(shù)全面推廣應(yīng)用至其他各型航空機(jī)載傳感器洽胶，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障件故障點(diǎn)及產(chǎn)品出廠前狀態(tài)的無損檢測晒夹，取得了理想效果。以外場返回故障件的檢測為例姊氓，據(jù)公司

質(zhì)量信息管理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)丐怯，在使用工業(yè)CT技術(shù)后故障件故障點(diǎn)的準(zhǔn)確檢測率有了顯著提高，具體見表1翔横。通過對(duì)故障件故障點(diǎn)的高準(zhǔn)確率定位读跷，充分暴露產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝缺陷禾唁，

為后續(xù)產(chǎn)品的改進(jìn)提供依據(jù)效览，從而不斷提高產(chǎn)品的可靠性。

表1故障點(diǎn)檢測情況統(tǒng)計(jì)表

5穗狞、結(jié)論

本文利用工業(yè)CT對(duì)航空機(jī)載傳感器故障件進(jìn)行了無損檢測踱封。結(jié)果表明:通過工業(yè)CT技術(shù)可以高效客净、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)，并獲得清晰转甥、直觀的傳感器內(nèi)部二維舌多、三維信息。從而為傳感器的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)和方向享立，因而在傳感器的可靠性提升上有重要的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義盘秕。

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