les Capteurs cryogéniques pour applications aérospatiales

Nos capteurs cryogéniques sont conçus et testés pour fonctionner de manière fiable et précise dans des environnements où les températures peuvent atteindre des niveaux extrêmement bas, comme, par exemple, dans l’espace ou lors du stockage de carburants cryogéniques (hydrogène liquide ou oxygène liquide).

Che PCB Piezotronics, nous avons minutieusement sélectionné des matériaux et des techniques pour la construction de nos capteurs cryogéniques. Ceci afin d’assurer leur compatibilité et leur capacité de survie aux températures extrêmes. La conception de nos capteurs permet, en particulier, de réduire les contraintes sur les composants internes et empêcher, par conséquent, leur défaillance prématurée

Les applications cryogéniques AEROSPATIALEs

PCB propose deux technologies de capteurs cryogéniques qui survivent à très basse température:

Les accéléromètres ICP® cryogéniques sont spécialement conçus pour fonctionner à des températures inférieures à la limite de température de -54 °C, typique de la plupart des capteurs en mode tension. L’utilisation de circuits ICP® cryogéniques spécialisés à technologie quartz permet la survie du capteur dans des environnements exigeants comme l’azote liquide. Chaque capteur est hermétiquement scellé et testé individuellement. Il affiche une tenue en température de -196 °C et garantit un fonctionnement fiable ainsi que des mesures précises. Choisissez parmi une variété d’accéléromètres selon votre besoin de mesure:

• des capteurs miniatures, très légers, pour minimiser les effets de charge de masse
• aux versions haute sensibilité pour détecter les vibrations de faible niveau.

Accéléromètres ICP® CRYOGéniques jusqu’à -196°C

Les accéléromètres ICP® présentent des circuits électroniques intégrés qui convertissent le signal généré par l’élément sensible en un signal de tension à faible impédance directement à partir du capteur. Ces capteurs nécessitent une alimentation pour l’électronique de conditionnement du signal. Leurs températures de fonctionnement varient entre -196 °C et +180 °C.

Pour renforcer la sécurité du dispositif, le coefficient de température de nos accéléromètres ICP® se mesure dans l’azote liquide à -196 °C. Par exemple, lors de tests structurels sur des propulseurs de fusée, en présence d’hélium liquide, un laboratoire externe a homologué avec succes notre modèle 351A15 pour sa résistance à des températures extrêmement basses, notamment jusqu’à -251 °C. Cette température représente la limite de survie déclarée pour ce produit.

CAPTEURS A MODE DE CHARGE CRYOGéniques jusqu’à -269°C

Une approche de prudence maximale est indispensable lors de la manipulation de gaz liquéfiés cryogéniques dont les points d’ébullition sont inférieurs à -150 °C (-238 °F).

Ces liquides peuvent être inertes (azote, hélium, néon, argon) ou inflammables (hydrogène, méthane). L’oxygène liquide est un cas particulier car il peut rendre certains matériaux non combustibles inflammables. Les principaux risques incluent brûlures, adhérence de la peau, asphyxie, changements de pression, explosions et inflammabilité.

Endevco adopte une approche sécuritaire avec ses accéléromètres cryogéniques. Nous utilisons une technologie piézoélectrique auto-alimentée, sans électronique embarquée, avec des plages de température élargies (-269 °C) et un conditionnement de signal externe. Contrairement aux accéléromètres IEPE qui intègrent des composants électroniques, cette approche minimise les risques de défaillance, particulièrement dans des conditions cryogéniques extrêmes.

Les accéléromètres piézoélectriques cryogéniques Endevco® sont spécialement conçus pour mesurer les vibrations dans des conditions cryogéniques jusqu’à -269 °C.

Les accéléromètres à sortie mode de charge transmettent directement le signal électrique généré par l’élément de détection. Aussi appelés auto-générateurs, ils ne nécessitent aucune alimentation externe pour fonctionner. Un amplificateur de charge externe est nécessaire pour convertir la sortie en un signal de tension. Cela permet de fonctionner sur une large plage de températures, allant de -269 °C à +177 °C.

pourquoi utiliser les capteurs en mode de charge ?

Cinq problèmes principaux sont couramment rencontrés avec les accéléromètres IEPE standards lors des mesures en conditions cryogéniques : :

• La plage de température est limitée : Les modèles ICP atteignent, en effet, rarement des températures inférieures à -196 °C, laissant peu de marge en cas de pics de température. PCB Piezotronics & Endevco proposent des produits allant jusqu’à -269 °C.

• Les connexions électriques : Les alliages de soudure à base d’étain (Sn) deviennent cassants à basse température et menent à des fissures. PCB Piezotronics & Endevco n’utilisent pas de soudures ou époxys à base de Sn.

• L’ Inflammabilité : L’alimentation des capteurs ICP standards dans des environnements combustibles pose des risques. Les capteurs cryogéniques d’Endevco fonctionnent sans alimentation externe dans ces conditions.

• La défaillance électronique : Les températures extrêmes et les variations de pression dans les environnements cryogéniques induisent des dégradations qui compromettent l’intégrité des capteurs. Les capteurs d’Endevco n’ont pas d’électronique embarquée, garantissant une fiabilité à long terme.

• Un renforcement variable : Les capteurs ICP peuvent parfois fonctionner en dehors de leurs spécifications, ce qui pousse à déployer des efforts excessifs pour maintenir leur performance prolongée. Cela accroît le risque de défaillances et compromet la sécurité des mesures..

Les accéléromètres cryogéniques Endevco® sont conçus pour mesurer les vibrations dans des conditions cryogéniques jusqu’à -269 °C, c’est-à-dire bien en dessous de la limite de -196 °C des accéléromètres ICP®. Les sorties en mode de charge, des signaux de ces unités sont très stables, même à ces températures extrêmement basses. Leur construction interne robuste peut résister à plusieurs cycles de chocs thermiques avec un gradient de température élevé. Comme ils sont conçus sans époxy, soudure ni ajustement par interférence, ils assurent la sécurité et la réussite des projets avec des mesures fiables dans tous les environnements cryogéniques

Capteurs de pression dynamique ICP® cryogéniques

Les capteurs de pression ICP® de la série 102B1x sont isolés électriquement. Ils peuvent atteindre de très basses températures de fonctionnement. Ils sont idéaux pour les mesures physiques sur des pompes cryogéniques et sur des systèmes de carburants cryogéniques, mais aussi pour la mesure d’instabilité de combustion des moteurs de fusée. En outre, PCB Piezotronics scélle hermétiquement chaque capteur et le teste individuellement. Cela certifie d’ un coefficient de sensibilité thermique qui va de -196 °C à +360°C et garantit un fonctionnement fiable et des mesures précises.

Capteurs de pression CHARGE cryogéniques

Les capteurs de pression de la série 112 sont isolés électriquement. Ils peuvent atteindre de très basses températures de fonctionnement. Ils sont idéaux pour les mesures physiques sur des pompes cryogéniques et sur des systèmes de carburants cryogéniques, mais aussi pour la mesure d’instabilité de combustion des moteurs de fusée. En outre, PCB Piezotronics scélle hermétiquement chaque capteur et le teste individuellement. Cela certifie d’ un coefficient de sensibilité thermique qui va de -196 °C à +360°C et garantit un fonctionnement fiable et des mesures précises.

Téléchargez la note technique sur la mesure de pression dynamique avec des capteurs cryogéniques

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