近场被动无线传感器用于高温金属腐蚀监测

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 传感器技术 传感器技术
• 高温材料 高温材料

背景情况:

• 在高温下监测金属材料状况对于工业安全和效率至关重要.
• 现有的高温监测方法往往缺乏实时,现场的能力.
• 被动无线传感器为远程和连续诊断提供了一个有希望的解决方案.

研究的目的:

• 制造和评估一种被动无线传感器,用于同时监测温度和腐蚀.
• 在高达800°C的温度下实时评估传感器的性能.
• 为了将传感器信号与金属腐蚀动力学相关联,并检测故障事件.

主要方法:

• 在Al2O3基板上使用丝网打印制造一个感应器-电容器 (LC) 反响传感器的制造.
• 使用ANSYS HFSS. 的LC传感器设计的建模.
• 实时查询无线传感器响应使用无线频信号发生器和频谱分析仪从50到800°C.
• 铜 (Cu 110) 腐蚀动力学通过热重力学分析 (TGA) 和显微镜进行表征.
• 氧化物厚度增长与800°C无线传感器信号的相关性.

主要成果:

• 被动无线传感器在70-100 MHz频率范围内有效运行.
• 传感器信号显示,在800°C时,与温度和铜腐蚀动力学有很强的相关性.
• 传感器检测到氧化物层中的裂纹/分离事件,表明了潜在的故障.
• 结果表明,有可能从传感器信号中解构温度和腐蚀信息.

结论:

• 一个被动无线LC共振器传感器是高温监测的可行工具.
• 该传感器可以在现场实时跟踪金属腐蚀和温度.
• 该技术可以检测关键故障事件,提供增强的安全性和预测性维护功能.