[发明专利]带温度补偿的无线无源高温压力传感器及其温度补偿算法

说明书

技术领域

本发明涉及无线无源高温压力传感器，具体是一种带温度补偿的无线无源高温压力传感器及其温度补偿算法。

背景技术

无线无源高温压力传感器因其能够实现数据的非接触无线读取以及敏感头无源（不含有源器件）等特性，而被广泛应用于自动化、航天、航空、国防军工领域高温环境下的压力测量。在现有技术条件下，无线无源高温压力传感器受自身结构所限，只能在温度恒定的环境下进行压力测量（当其在不同温度的环境下进行压力测量时，需要事先在该温度下进行压力标定），而无法在温度时刻变化的环境下进行压力测量。因此，现有无线无源高温压力传感器已经无法满足复杂环境下的压力测试需求。为此有必要发明一种全新的无线无源高温压力传感器，以解决现有无线无源高温压力传感器无法在温度时刻变化的环境下进行压力测量的问题。

发明内容

本发明为了解决现有无线无源高温压力传感器无法在温度时刻变化的环境下进行压力测量的问题，提供了一种带温度补偿的无线无源高温压力传感器及其温度补偿算法。

本发明是采用如下技术方案实现的：带温度补偿的无线无源高温压力传感器，包括第一生瓷片、第二生瓷片、第三生瓷片、第四生瓷片、第五生瓷片；第一生瓷片、第二生瓷片、第三生瓷片、第四生瓷片、第五生瓷片自下而上依次层叠成一体；第一生瓷片的上表面左部布置有第一平板电容器的下极板；第一生瓷片的上表面右部布置有第二平板电容器的下极板；第一生瓷片的左后部开设有上下贯通的第一排气孔；第一生瓷片的右后部开设有上下贯通的第二排气孔；第二排气孔的孔口封堵有玻璃浆料；第二生瓷片的左部开设有上下贯通的第一电容介质孔；第二生瓷片的右部开设有上下贯通的第二电容介质孔；第一电容介质孔与第一平板电容器的下极板位置正对；第二电容介质孔与第二平板电容器的下极板位置正对；第一电容介质孔的后孔壁开设有第一排气通道；第二电容介质孔的后孔壁开设有第二排气通道；第一排气通道的后端与第一排气孔对应贯通；第二排气通道的后端与第二排气孔对应贯通；第三生瓷片的上表面左部布置有第一平板电容器的上极板；第三生瓷片的上表面右部布置有第二平板电容器的上极板；第一平板电容器的上极板与第一电容介质孔位置正对；第二平板电容器的上极板与第二电容介质孔位置正对；第四生瓷片的上表面左部布置有第一电感线圈；第四生瓷片的上表面右部布置有第二电感线圈；第一生瓷片的下表面与第四生瓷片的上表面之间开设有上下贯通的过孔；过孔内穿设有过孔连线；第一电感线圈的外端通过过孔连线与第一平板电容器的下极板连接；第一电感线圈的内端通过过孔连线与第一平板电容器的上极板连接；第一电感线圈与第一平板电容器共同构成温度补偿敏感LC环路；第二电感线圈的外端通过过孔连线与第二平板电容器的下极板连接；第二电感线圈的内端通过过孔连线与第二平板电容器的上极板连接；第二电感线圈与第二平板电容器共同构成主敏感LC环路。

具体工作过程如下：当测量环境中的温度和压力均发生变化时，第二平板电容器介质的相对介电常数随温度变化而发生变化。由于第二排气孔的孔口封堵有玻璃浆料，使得第二电容介质孔和第二排气通道共同构成气密的空腔，第二平板电容器的极板间距（即下极板与上极板之间的距离）在压力作用下也会发生变化。因此，第二平板电容器的电容值同时受温度变化的影响和压力变化的影响而发生变化，使得主敏感LC环路的谐振频率同时受温度变化的影响和压力变化的影响而发生变化。与此同时，第一平板电容器介质的相对介电常数随温度变化而发生变化。由于第一排气孔的孔口未被封堵，第一平板电容器的极板间距（即下极板与上极板之间的距离）在压力作用下不会发生变化。因此，第一平板电容器的电容值仅受温度变化的影响而发生变化，使得温度补偿敏感LC环路的谐振频率仅受温度变化的影响。此时，通过外部线圈天线分别实时读取主敏感LC环路的谐振频率和温度补偿敏感LC环路的谐振频率，并通过利用温度补偿算法，即可准确得出测量环境中的压力值。在上述过程中，第一排气孔、第二排气孔、第一排气通道、第二排气通道的作用是保证层叠过程中的碳膜在烧结氧化后排出。第五生瓷片的作用是保证第一电感线圈和第二电感线圈不暴露于恶劣环境中（既可以有效防止第一电感线圈和第二电感线圈在高温下氧化，又可以防止第一电感线圈和第二电感线圈在腐蚀性环境下被腐蚀），同时提高传感器的整体结构强度。

带温度补偿的无线无源高温压力传感器的温度补偿算法（该算法在本发明所述的带温度补偿的无线无源高温压力传感器中完成），该算法是采用如下步骤实现的：