新型压电材料“磷酸镓”拓展压电传感器的高温测量能力
2025-10-31 16:28:47 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
HBK此次发布的压电传感器新产品可在高达700摄氏度的超高温环境下实现精确测量，部分特定应用场景下甚至可耐受更高的温度，适用于航空航天、国防、石油 天然气、发电、纸浆和造纸，以及轧钢等行业。
据麦姆斯咨询报道，近期，测试和测量技术厂商HBK推出了一系列压电传感器产品——其采用一种名为“磷酸镓（GaPO₄）”的新型压电材料，可以显著提升传感器的高温测量能力。
HBK压电传感器的技术升级得益于其对Piezocryst公司的收购。Piezocryst是全球最早研发出工业用途“磷酸镓（GaPO₄）”晶体生长工艺的先驱企业。
磷酸镓（GaPO₄）独特性能包括：
- 温度稳定性：磷酸镓在高达1000 °C的恶劣温度下仍能保持稳定的压电系数 (4.5 pC/N)，并且不会发生相变或孪晶效应。
- 无热释电效应：与压电陶瓷或电气石不同，磷酸镓在快速温度变化过程中不会产生虚假的错误信号。
- 耐氢性能：经耐久性测试，基于磷酸镓的压电传感器可在500 °C和3 bar的100%氢气环境中持续工作100小时，信号保真度和气密性均无下降。
HBK此次发布的压电传感器新产品可在高达700 °C的超高温环境下实现精确测量，部分特定应用场景下甚至可耐受更高的温度，适用于航空航天、国防、石油/天然气、发电、纸浆和造纸，以及轧钢等行业。
HBK压电传感器新产品还可应用于各种恶劣环境。其中，压电式加速度传感器能为设备预测性维护提供稳定的振动数据，适用于旋转轴、涡轮叶片、风机及轴承的长期监测。 压电式压力传感器可以监测设备运行状态，并为控制系统采集数据，尤其适用于存在燃烧过程的恶劣环境，例如发电厂燃气轮机、喷气发动机及火箭发动机。最后，压电式力传感器可用于高要求场景，例如轧钢过程中的平面度测量或热封口机中的相关应用。
高温应用的压电式压力传感器
据HBK介绍，其压电传感器新产品具备长期的数据稳定性，即便在极端苛刻的高温环境下也不受影响。HBK压电传感器的平均故障间隔时间（MTBF）在行业内处于领先水平，故障概率极低，从而显著降低设备停机概率与维护成本。
HBK还表示，其所有压电传感器均可以根据客户的需求进行定制。
HBK研发总监Denis Varak说：“作为压电传感器设计厂商，我们始终在探寻新型压电材料，以更好地满足客户需求。一般不存在能胜任所有场景的单一压电材料。通常一种材料仅适用于特定应用场景。在超过450 °C的超高温应用场景中，磷酸镓（GaPO₄）的性能、稳定性及测量特性保留能力均无可比拟。这类压电材料加入到我们的压电材料体系之后，将拓宽传感器的高温测量能力，助力我们在加速度、力与压力测量领域保持领先地位。”
HBK的磷酸镓（GaPO₄）晶体生长技术与其在压电传感器设计及应用开发方面的经验高度契合。这种技术与经验的结合，使HBK对供应链波动具备极强的抗风险能力，进而可以快速地为客户面临的难题提供解决方案。
HBK旗下Piezocryst公司产品开发负责人Alexander Schricker博士表示：“在Piezocryst工作期间，我们凭借深厚的压电传感器专业知识及多年行业深度参与经验，指导客户在涡轮机内部实现直接测量。我们的压电传感器技术开创了涡轮机械仪器领域的新方向，实现了吸气式发动机内部燃烧过程的直接测量。这一技术突破目前已延伸至更多的应用场景，例如氢气（H₂）燃烧过程中的火焰稳定性监测。如今，作为HBK的一员，我们期待能进一步优化面向客户的高温传感器解决方案。”
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