[发明专利]一种高温压力传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及高温压力传感器技术领域，公开了一种高温压力传感器及其制备方法，包括：包括相互连接的传感器头和转换电路板，所述传感器头包括：封装外壳，敏感微结构，设置在空腔内；前卡环，设置在空腔内的前端，对敏感微结构的前端进行限位；后卡环，设置在空腔的后端，对敏感微结构的后端进行限位；转换电路板，设置在套筒外壳内；高温丝管壳，一端通过连接部与封装外壳连接，另一端与套筒外壳连接；高温丝，穿过高温丝管壳，一端伸入封装外壳内与敏感微结构连接，另一端伸入套筒外壳内与转换电路板连接，这种高温压力传感器及其制备方法，实现了压力传感器在‑40℃—1000℃全温区高精度动态测量。

技术领域

本发明涉及高温压力传感器技术领域，特别涉及一种高温压力传感器及其制备方法。

背景技术

高温压力传感器是为了解决在高温环境下对各种气体、液体的压力进行测量，在民用工业和国防军工领域有着广阔的应用前景。例如，民用上可用于冶炼塔内的压力、高温油井的压力测量；在军事上用于航空发动机等耐热腔体和表面各部分的压力测量。而高温工况下压力参数的测量是制约航空、航天领域先进发动机等大型装备研制和运行过程的关键技术“瓶颈”，如何实现高温工况下压力的精准原位测量是未来传感器研究的热点。

现有基于不同原理以及不同材料的高温压力传感器虽然解决了部分高温工况下的测量问题，但是仍然存在诸多缺陷。例如基于硅压阻式的SOI高温压力传感器存在因漏电流导致的难以长期工作于高温环境下的缺陷；基于SiC的压阻式传感器则存在由于欧姆接触受温度的限制导致传感器存在温漂大、动态性能差的缺点；光纤式高温压力传感器易受其他非测量物理量的影响，进而影响测试精度。陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀、机械强度大、零蠕变等特点。因此，基于陶瓷的高温压力传感器是具有其他类型传感器不具备的多种优势。本专利提出高温压力传感器及其制备方法，制备出的传感器具有强抗腐蚀性、强抗过载能力、能够在-40℃—1000℃全温区范围内进行原位压力参数的高精度动态测量的特点。

发明内容

本发明提供了一种高温压力传感器及其制备方法，为克服上述各类传感器存在的温漂大、动态性能差、难以长期工作于高温环境下的缺陷、确保传感器能够精确原位测量高温环境下的压力，本发明采用温压一体化敏感微结构、独特的高温信号传输方式、封装结构以及温补系统实现了压力传感器在-40℃—1000℃全温区高精度动态测量。

本发明提供了一种高温压力传感器，包括相互连接的传感器头和转换电路板，所述传感器头包括：

封装外壳，内部设有空腔，空腔一端设有气流通道，另一端设有连接部；

敏感微结构，设置在空腔内；

前卡环，设置在空腔内的前端，对敏感微结构的前端进行限位；

后卡环，设置在空腔的后端，对敏感微结构的后端进行限位；

转换电路板，设置在套筒外壳内，用于将敏感微结构受到的压力信号转换为电信号；

高温丝管壳，一端通过连接部与封装外壳连接，另一端与套筒外壳连接；

高温丝，穿过高温丝管壳，一端伸入封装外壳内与敏感微结构连接，另一端伸入套筒外壳内与转换电路板连接。

所述封装外壳采用镍基高温合金，气流通道包括螺纹通孔和锥形通孔，锥形通孔靠近敏感微结构，螺纹通孔和锥形通孔同轴心，有利于通入气体将压力均布于敏感微结构的表面，所述高温丝管壳内部设有陶瓷柱，陶瓷柱沿长度方向设有细孔，高温丝通过细孔穿过陶瓷柱。

所述敏感微结构包括：烧结为一体的第一层、第二层和第三层；

第一层，内表面印有两个同心正方形电容极板；

第二层，设置在第一层和第三层之间，正中央设有正方形空腔；

第三层，内表面印有正方形电容，外表面通过磁控溅射有镍铬和镍硅热电偶薄膜；