[实用新型]一种贴片式MEMS输电导线监测传感器

说明书

本实用新型属于电气一次主设备绝缘性能检测领域，具体涉及一种贴片式MEMS输电导线监测传感器；包括玻璃基底、焊盘、压敏电阻和硅薄膜，其特征在于：所述硅薄膜上设置有一个压敏电阻和两个焊盘，所述焊盘对称安装于压敏电阻的两侧；本装置实现了压敏电阻与外界恶劣环境的隔离，极大地提高了压敏电阻阻值在覆冰、油污、粉尘颗粒等恶劣环境下的稳定性，同时有效降低了传感器在脉动冲击和振动环境下的故障率。

技术领域

本实用新型属于电气一次主设备绝缘性能检测领域，具体涉及一种贴片式 MEMS输电导线监测传感器。

背景技术

高压输电导线一般采用钢芯铝绞线，在风载和导线自激振动时，尤其是在冬天导线覆冰时所产生的舞动，使导线承受交变载荷而有可能导致断丝断股，从而严重威胁着导线本身及其送变电设备和人身生命安全，因此系统地研究开发输电线路的监测诊断仪器，已成为近几年研究的一个热点。传统的传感器芯片通常是将压敏电阻制作在敏感膜片的上表面，电阻器直接与外界接触，其检测性能极易受到外界杂质的影响，无法保证其工作的稳定性。传统的压力传感器芯片在封装时因其焊盘尺寸小，一般都是通过压焊铝丝与外电路连接，但压焊铝丝直径极细，在振动或气压脉动的冲击下，铝丝容易脱落或断裂，导致传感器的失效，难以有效保证其工作的可靠性。

实用新型内容

针对输电导线断股散股的监测需求，基于半导体压阻效应原理，提出了一种贴片式MEMS输电导线监测传感器，压敏电阻由传统的暴露型改为隐藏型，无需进行复杂的封装处理，就能实现压敏电阻与外界恶劣环境的隔离，极大地提高了压敏电阻阻值在覆冰、油污、粉尘颗粒等恶劣环境下的稳定性。在此基础上，为了解决芯片与外部电路连接的铝丝易断裂或脱落的难题，将传统的小焊盘改成大焊盘，并用锡焊(或钎焊)技术代替传统的压焊铝丝技术来实现与外部电路的连接，提高了传感器的电气连接强度，有效降低了传感器在脉动冲击和振动环境下的故障率。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

一种贴片式MEMS输电导线监测传感器,包括玻璃基底1、焊盘2、压敏电阻 3和硅薄膜4，其特征在于：所述硅薄膜4上设置有一个压敏电阻3和两个焊盘 2，所述焊盘2对称安装于压敏电阻3的两侧。

所述硅薄膜4形状选为方形。

所述压敏电阻3的拐角处区域加宽，并重掺杂，为重掺杂区。

所述硅薄膜4的边缘增加过渡区域，所述过渡区域使用离子注入代替浓硼扩散实现电连接。

本实用新型的有益效果为：为了满足传感器集成设计的需求，提出了一种单电阻贴片式MEMS输电导线监测传感器芯片结构设计方案，解决了传感器在恶劣环境下的小型化和可靠性的问题。通过对铁磁性金属屑末和非铁磁性金属屑末通过全流量滑油在线屑末传感器时引起的测试线圈感应电压进行理论推导和计算，并借助ANSYS Electric软件建立二维有限元仿真分析模型。通过求解有限元方程可知铁磁性金属屑末和非铁磁性金属屑末的相位相反。金属屑末引起的感应电压与金属屑末半径的幂成正比，铁磁性金属屑末引起的感应电压的峰值与它的半径成三次方关系，非铁磁性金属屑末引起的感应电压的峰值与它的半径及电导率相关。通过以上研究获取传感器感应特性，并根据标准金属颗粒与测试线圈感应电压之间的对应关系，建立传感器标定曲线，为传感器的标定建立了理论依据。

附图说明

图1为传感器结构示意图；

图2为传感器电路连接图；

图3为压敏电阻及内部连接电路在方形薄膜上的布局图；

图中所示：玻璃基底1、焊盘2、压敏电阻3、硅薄膜4。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本实用新型的技术方案：

实施例1