- 新型传感器可直接测量液压泵的温度、压力及润滑剂厚度。
- 该传感器安装在阀板上，无需修改泵的组件。
- 技术能提高液压泵效率，延长使用寿命，减少停机。
- ThinSor项目目标是使测量技术适用于工业应用。
德国科学家正在开发一种比人类头发更薄的新型传感器，据报道可直接测量液压泵内部的温度、压力及润滑剂厚度，并能及早检测磨损迹象。该设备来自弗劳恩霍夫表面工程与薄膜研究所（Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films，简称IST）。此项目名为ThinSor，还涉及马格德堡大学及亚琛工业大学的科学家。
新型传感器的特点
该传感器由几微米厚的层系组成，直接应用于泵的阀板上，能在不需要钻孔或其他修改的情况下监控关键工作条件。根据研究人员的说法，它可以测量低于7,252磅每平方英寸（50 MPa）的压力，以及温度和润滑剂厚度。此外，该系统还可改善液压泵的效率，延长泵的使用寿命，并减少意外停机。
该传感器的工作原理是：轴向活塞泵依赖活塞在旋转驱动轴上前后运动或稍微倾斜的运作。这些泵通常见于液压系统中，负责在高压下移动液体。其性能主要取决于旋转的气缸和静止的阀板之间的相互作用，两者之间由薄薄的润滑剂膜隔开。润滑剂减少了两个部件之间的摩擦，防止其过快磨损。然而，在运行过程中测量这狭窄间隙内的情况仍然十分困难。传统方法通常需要钻孔或修改泵的组件来安装传感器，但这些改变可能会影响表面的相互作用，甚至影响测量结果。
为了解决这一问题，团队的传感器直接安装在阀板表面上。团队表示：“这应能同时高时间解析度地测量所有三个参数，正好在其发生的地方，无需耗时的组件后处理。”
技术挑战与解决方案
在测量接触点的低压时，团队面临着一个巨大挑战。传感器必须能检测低于7,252磅每平方英寸（50 MPa）的压力，这低于目前大多数现有传感器的测量范围。因此，研究人员必须提高传感器的灵敏度，以便在不受背景噪声干扰的情况下捕捉准确的读数。同时，超薄层必须承受液压泵操作期间产生的巨大机械力。薄膜传感器系统直接应用于阀板的表面。根据团队的说法，这项技术可以减少原型需求，及早检测磨损迹象，并帮助工程师计划维护以防止故障。
该研究所表示：“获得的测量数据旨在帮助更精确地设计流体技术组件，并验证模拟模型和数字双胞胎。”
此外，该技术最终还可支持对新旧液压系统的持续监测，并可能应用于液压泵以外的领域。研究人员在新闻稿中总结道：“涉及轴承、齿轮和轴的应用已展示了这项技术的潜力。”ThinSor项目于2026年6月1日启动，预定于2028年11月30日结束，其最终目标是使测量技术适用于工业应用。
新型传感器对液压系统的影响
新型微型传感器的研发对液压系统的运作具有重要意义。其能够直接监测关键参数，无需对设备进行改动，这不仅提高了测量的准确性，也减少了对系统的干扰。此外，该技术的灵敏度提升和早期磨损检测能力，将有助于工程师更有效地进行维护，从而降低故障风险。这项技术的潜在应用范围广泛，未来可能推动液压技术的进一步发展。