Engelske Rolls Royce vil gerne kunne måle temperaturen forskellige steder i virksomhedens flymotorer. Det har hidtil krævet en meget omfattende kabling, fordi der findes op til 3.000 parametre, der overvåges af sensorer i Rolls Royces testmotorer.

Tilsvarende har andre europæiske virksomheder behov for temperaturmåling i barske og ekstremt varme omgivelser. Den slags sensorsystemer er nu ved at blive udviklet i et stort europæisk-russisk udviklingsprojekt 'Sawhot', som også danske Teknologisk Institut deltager i.

Det EU-støttede projekt søger at drage fordel af dels moderne mikrofremstillingsteknik og dels udviklingen af en ny klasse af hårdføre piezoelektriske materialer, Langasite, som er udviklet i Rusland.

Målet er en batterifri, hårdfør mikrosensor, som dels kan tåle de barske omgivelser i en flymotor, bruger en minimal energimængde, og kan kommunikere trådløst, så kabling undgås. Den første demonstrationsmodel skal testes til sommer.

Surface Acoustic Wave

Sensoren benytter sig af SAW-teknologien (Surface Acoustic Wave), som udnytter, at akustiske bølger udbreder sig med forskellig hastighed i et piezoelektrisk materiale, alt efter materialets temperatur. Ved stuetemperatur bevæger akustiske bølger sig for eksempel med 2.742 meter pr. sekund i Langasite, men langsommere ved højere temperaturer.

»Elektrisk kabling i så kompleks en enhed som en flymotor er besværligt og ekstremt dyrt. Derfor er Rolls Royce interesseret i at bruge trådløse sensorer,« siger projektleder ph.d. Esko Forsén, Teknologisk Institut.

Projektet retter sig i første omgang mod Rolls Royces gasturbinemotorer, som driver propeller.

»Vi har udviklet en mikrosensor, som skal bruges til en demonstration til sommer,« fortæller han.

Teknologisk Institut får mikrosensorerne produceret på DTU Danchip ved brug af UV-NIL, Nano Imprint Lithography. Det er en teknologi, som muliggør en forholdsvis billig produktion af mikro- og nanostrukturer. Målet er, at SAW-sensoren skal kunne operere i temperaturområdet minus 196 grader til plus 650 grader. Man vil yderligere forsøge at gøre sensoren i stand til at tåle 900 grader.

Energien til målingerne kommer fra en radiosender, der sender på 2,45 Ghz. Hver sensor har en antenne, og herefter omdannes energien i en interdigital transducer til akustisk energi, der skaber en bølge, som løber i overfladen af det piezoelektriske materiale, der bruges. Den omvendte proces foregår den anden vej. Overfladebølgen samles op af en anden interdigital transducer, som igen omdanner energien til radiobølger.

En radar modtager signalerne og skiller dem, så den kan kende de enkelte sensorer. På den måde er der hverken brug for kabling til strøm eller til signal.

Dokumentation

Læs mere om Sawhot-projektet