專利名稱：一種用于氣體軸承氣膜壓力測量的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于氣體軸承氣膜平面氣體壓力測量的方法，屬于一種工業應用廣泛的應用測試方法。
背景技術：
隨著科學技術的發展，對氣體壓力準確、實時監測已經成為當前工業、民用等領域急需解決的問題。壓力傳感器已在航天、航空、國防科研、能源、交通、冶金化工、環保和材料等諸多領域的精密測量、自動控制中起著舉足輕重的作用。經過半個多世紀的發展，已制造出了種類繁多的氣體壓力傳感器，如電阻型、 電容型、電感型、諧振型和壓電型。隨著科技的日益發展，在IT和IC主導當今工業趨勢的情形下，對氣體壓力傳感器提出了寬量程(5個數量級)、高精度、微型化和集成化的要求， 這些特點都是以往傳統的氣體壓力傳感器所不具備的。此外，以往的壓力傳感器的壓力范圍大多在1個標準大氣壓以下，并且還是處于靜態的氣體，而工業要求很可能是要求測量高壓、高流速的氣體的壓力。針對目前的研究狀況以及工業化應用的需求，本發明涉及一種新型的用于測量高壓、高流速氣體壓力的測試方法，有望應用于工業領域中高壓、高流速且壓力大小非均勻的氣體壓力測試。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于氣體軸承氣膜平面氣體壓力測量的測試方法。本發明是通過以下技術手段來實現的。原材料制備
A. SnO2的制備取質量比為2:6:1的SnCl4,尿素和(NH4)2SO4溶解于15mL去離子水，攪拌3小時，加入IOmL乙醇，繼續攪拌30分鐘，移入反應釜，在100°C溫度下反應M小時。將反應液離心得沉淀，70°C干燥得前驅物，500°C馬弗爐煅燒2小時，瑪瑙研缽研細得產物。所制備的SnA的TEM圖表明(
圖1)，所形成的介孔SnO2，其尺寸在10-20nm之間。B. Al2O3的制備配制lmol/L的AlCl3溶液IOOmL,加入lgPE6800(聚乙烯醚一聚丙烯醚一聚乙烯醚)，40°C水浴磁力攪拌，滴加lmol/L氨水至過飽和，繼續反應3小時，離心， 洗滌沉淀至無Cl—，80°C干燥得前驅物，500°C馬弗爐煅燒2小時，瑪瑙研缽研細得產物。所制備的Al2O3的TEM圖表明(圖2)，所形成的介孔Al2O3，其孔徑的尺寸分布均勻。C.元件的制備取少量SnA基體材料和少量Al2O3催化材料按體積比為80 90 20 10置于瑪瑙研缽，滴加去離子水調至糊狀，涂于氧化鋁加熱片表面，干燥后置于 500°C馬弗爐煅燒4小時，焊接，在老化臺上老化7天，組裝成氣敏測試器件(圖3a、圖北、圖 3c)，再進行流動氣體壓力測試。將上述制備的Al2O3摻雜SnA氣敏元件用于動態氣體壓力的測試，步驟如下
A.氣體檢測將高壓空氣瓶中的空氣經過流量計和氣體壓力計，分別按不同的流速或壓力噴至Al2O3摻雜SnO2的氣敏元件上，氣體測試儀的加熱電壓為5V，回路電壓為10V，導氣
3管噴嘴與元件的距離設定為2_，按壓力從7atm、6 atm、5 atm、4 atm、3 atm、2 atm、l atm、 0.5 atm進行測試，得出其對應的響應曲線圖(圖6、圖7)，可見在4 atm下測試時其響應恢復速度明顯快于在2 atm時的響應恢復速度。B.針對氣體的壓力可以先測試狹小區域的特定恒定壓力，具體方法為，按氣敏元件的制作方法，制作成2cm*2cm形狀的均勻噴涂敏感元件，再通過設定氣體壓力htm，將空氣由導孔導出，然后再將氣孔從左至右移動，每次移動1mm，記錄相應的響應恢復曲線，測試完后，可得出每移動Imm時，形狀為lmm*20mm的方形區域氣體壓力實驗數據。再把導軌整體轉動90度，按前面所述方法，得到從前往后的形狀為20mm*lmm的實驗數據，再對數據進行處理，可得出每一個lmm*lmm小型區域的氣體壓力情況，從而可得出整個平面的氣體壓力分布。試驗設計圖如圖(4)所示，氣孔從左向右邊移動，測試出其敏感信號。C.針對需測量的整個平面流動氣體壓力大小不均勻的問題，制作成網格分布型氣敏元件進行測試，每個小元件的尺寸為3mm*3mm，總共共設計了 49個敏感元件，操作方法為開通電路，當A3行和B4列同時開關開通，而其他行列的電路開關斷開時，此時所測的數據為(A3，B4)坐標處所受的氣體壓力的數據，依次方法，可測試出49個敏感元件的氣體壓力數據，從而可測出整個平面的氣體壓力分布情況。敏感元件平面布置如圖(5)所示。實驗創新點
權利要求
1. 一種用于氣體軸承氣膜平面氣體壓力測量的方法，其特征在于該方法的工藝步驟如下A.SnO2的制備取質量比為2:6:1的SnCl4、尿素和(NH4)2SO4溶解于15mL去離子水， 攪拌3小時，加入IOmL乙醇，繼續攪拌30分鐘，移入反應釜，在100°C溫度下反應M小時； 將反應液離心得沉淀，70°C干燥得前驅物，馬弗爐中500°C煅燒2小時，用瑪瑙研缽研細得 SnO2產物；B.Al2O3的制備配制lmol/L的AlCl3溶液IOOmL,加入Ig聚乙烯醚一聚丙烯醚一聚乙烯醚，40°C水浴磁力攪拌，滴加lmol/L氨水至過飽和，繼續反應3小時，離心，洗滌沉淀至無Cl—，80°C干燥得前驅物，馬弗爐中500°C煅燒2小時，用瑪瑙研缽研細得Al2O3產物；C.氣敏元件的制備取少量SnO2基體材料和少量Al2O3催化材料按體積比為80 90 20 10置于瑪瑙研缽，滴加去離子水調至糊狀，涂于氧化鋁加熱片表面，干燥后置于500°C 馬弗爐煅燒4小時，焊接，在老化臺上老化7天，再進行流動氣體壓力測試；D.將空氣瓶中的空氣經過流量計和氣體壓力計，分別按不同的流速或壓力噴至Al2O3 摻雜SnA的氣敏元件上，氣體測試儀的加熱電壓為5V，回路電壓為IOV ；導氣管噴嘴與元件的距離設定為 2mm，按壓力為 7atm、6 atm、5 atm、4 atm、3 atm、2 atm、l atm、0. 5 atm 進行測試，得出其對應的響應曲線圖；E.測試狹小區域的恒定壓力，具體方法為按氣敏元件的制作方法，制作成2cm*2cm 形狀的均勻噴涂敏感元件，再通過設定氣體壓力2atm，將空氣由導孔導出，然后再將氣孔從左至右移動，每次移動1mm，記錄相應的響應恢復曲線，測試完后，可得出每移動Imm時，形狀為lmm*20mm的方形區域氣體壓力實驗數據；再把導軌整體轉動90度，按前面所述方法， 得到從前往后的形狀為20mm*lmm的實驗數據，再對數據進行處理，可得出每一個lmm*lmm 小型區域的氣體壓力情況，從而可得出整個平面的氣體壓力分布；F.制作成網格分布型氣敏元件進行測試，每個小元件的尺寸為3mm*3mm，總共設計了 49個敏感元件，操作方法為開通電路，當A3行和B4列同時開關開通，而其他行列的電路開關斷開時，此時所測的數據為(A3，B4)坐標處所受的氣體壓力的數據，依次方法，可測試出49個敏感元件的氣體壓力數據，從而可測出整個平面的氣體壓力分布。
全文摘要
本發明涉及一種用于氣體軸承氣膜平面氣體壓力測量的方法。元件的制備方法為取SnO2和Al2O3按體積比為80～90:20～10置于瑪瑙研缽，滴加去離子水調至糊狀，涂于氧化鋁加熱片表面，干燥后置于馬弗爐煅燒，焊接，老化。對制備的Al2O3摻雜SnO2的氣敏元件進行動態氣體壓力的測試，步驟如下先將空氣瓶中的空氣經過流量計和氣體壓力計，分別按不同的流速或壓力噴至Al2O3摻雜SnO2的氣敏元件上，按壓力從7atm、6atm、5atm、4atm、3atm、2atm、1atm、0.5atm進行測試，得出其對應的響應曲線圖，此時測試出的氣體壓力為測試點的恒定壓力，測量時，測試出每一個小尺寸的氣體壓力，最終確定平面上每一點的其他壓力；采用網格型敏感元件進行測試，測量出整個平面各處的氣體壓力。本測試方法對于測量整個平面的氣壓的分布具有相關的指導性，可以廣泛的應用于相關的測試。
文檔編號G01L9/00GK102175380SQ20111004806
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者向陽, 徐甲強, 曾垂義, 郭文莎, 陳俊琛, 陳學東 申請人:上海大學, 華中科技大學