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耐高温压力传感器的制作方法

文章出处:人气:8发表时间:2019-3-1 14:59:57

本发明涉及压力传感器领域,尤其涉及一种耐高温压力传感器

背景技术:

压力传感器是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。在航天、航空、武器、石油、汽车、化工等系统中,往往需要对高温介质进行压力测量,为适应此种高温环境,需要对现有的压力传感器封装结构进行改造。

技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题,提供一种耐高温压力传感器,通过对压力传感器的封装结构进行改造使其能够对高温介质进行压力测量。为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:

一种耐高温压力传感器,包括壳体、后盖、压力传感器芯体、导入嘴、橡胶圈、传力管,所述壳体的中心设有沿其轴向设置的传力管安装孔,所述传力管安装在传力管安装孔中,所述传力管中填充有惰性气体,所述导入嘴螺接在外壳的顶部,所述橡胶圈夹置在导入嘴与传力管的顶部之间,所述压力传感器芯体的感应面与传力管的底端相接触,所述后盖安装在壳体的底端。进一步设置,所述导入嘴的中心设有导入孔,所述橡胶圈的中心设有通孔,所述导入孔和通孔相连通且正对传力管的顶端中心。

如此设置,使高温介质能够直接作用于传力管的顶端,同时避免高温介质流入导入嘴与壳体或传力管之间的缝隙中。

进一步设置,所述传力管包括圆筒形的管体、两个中间开孔的端盖、两个弹性膜,两个所述弹性膜分别通过端盖固定安装在管体的两端;所述管体的材质为热的良导体。

如此设置,传力管的顶端与高温介质接触而吸收的部分热量能够通过管体而散发除去,避免传力管内部温度上升。进一步设置,所述壳体的中部外侧设有多个间隔均匀的散热片。如此设置,能够对传力管进行散热,避免传力管内部温度上升。

进一步设置,所述壳体的材质为热的良导体,所述导入嘴的材质为热的不良导体。

如此设置,避免导入嘴将高温介质的热量传递给壳体。

进一步设置,所述压力传感器芯体的顶端与壳体之间设有密封圈。

如此设置,一方面避免压力传感器芯体的顶端与外壳间硬性接触,二是避免空气进入到压力传感器芯体的感应面。

本发明的有益效果是:通过在导入嘴与压力传感器芯体之间设置传力管,避免压力传感器芯体与高温介质直接接触而损坏、失效,使得该压力传感器能够对高温介质进行压力测量。


耐高温压力传感器的制作方法



氧化铝陶瓷是一种很有前途的材料用于制造高温压力传感器。在本文中,一种制作氧化铝陶瓷敏感腔直接键合方法。氧化铝陶瓷基板的粘合在一起,形成高温高压环境敏感腔。该设备可以检测压力参数在高温下。为了验证在高温环境下的制造方法的灵敏度性能,一个电感和电容集成与制造敏感腔陶瓷基板形成无线无源LC压力传感器厚膜集成技术。最后,该传感器是使用系统测试平台测试。实验结果表明,该传感器可以实现压力测量以上900°C,确认制作敏感腔具有优异的密封性能。因此,直接键合的方法有可能用于开发所有的陶瓷高温压力传感器在恶劣环境中的应用。


最近,出现了一个实时、精确的需求的增加,在高温环境下的现场压力测量,如内燃机,地热井,核反应堆,和空间。例如,用于战斗机的喷气发动机,温度通常在800–1450°C [范围],在火山熔岩的研究,通常表现出非牛顿流动状态之间的800和1120°C 。传统的压力传感器是基于硅或硅绝缘体技术,不能高于450°C 。基于SiC在恶劣环境中的应用压力传感器得到了广泛的发展,并–4H SiC压阻式压力传感器已可运行在高达800°C 。然而,他们的制作工艺不发达,硅和碳化硅衬底很贵。此外,压力传感器是基于压阻效应,而不能用于无线无源高温传感器的应用。陶瓷是一个非常有前途的高温传感器材料由于其优异的电学、力学、化学性能,如强度、硬度、耐磨。最近,基于陶瓷的高温压力传感器已被证明,但对这些传感器的制备方法是复杂的,和传感器性能差。例如,LC无源压力传感器是采用低温共烧陶瓷或高温共烧陶瓷技术(包括干燥、切割绿色带、丝网印刷、复膜、切割、高温烧结)。这些压力传感器的制作工艺有缺点,尤其是敏感腔的制备。敏感腔可以制作只有通过与碳膜和层压用绿色胶带填充,其制造工艺复杂。腔容易破碎或层压和共同烧制过程中坍塌,从而降低成品传感器产量。重要的是,制造工艺限制敏感腔结构的尺寸,从而影响传感器的灵敏度特性。此外,敏感的容腔可以只使用一定的绿色磁带制造(如杜邦951或铁),并与收缩速度一样银导电浆料,这意味着在高温环境下工作的传感器不能

在这项研究中,我们开发了一个基于氧化铝陶瓷高温压力传感器应用敏感型腔的制作方法。这是在热压烧结制备环境氧化铝陶瓷的直接结合,可用于大腔结构。电容和电感元件集成在制作敏感腔基于氧化铝陶瓷采用厚膜集成技术的无源LC传感器的制备。的无线无源LC压力传感器敏感腔的结构示图1。最后,高温、高压测试平台的建立,并对传感器的压力灵敏度的特点是在高温环境下压力的函数。因此,对制作的密封腔的灵敏度性能进行了验证。  


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