[发明专利]LTCC光纤法珀高温压力传感器

摘要

本发明为一种LTCC光纤法珀高温压力传感器，主要由基座、压力敏感膜片、光纤、插芯及尾柄组成。本发明采用LTCC技术一体化制造直接接触高温的压力敏感膜片和基座，用高温胶水将光纤固定在尾柄及插芯内，采用陶瓷烧结技术或高温胶水将插芯与基座连接，使光纤端面与压力敏感膜片平行放置构成法珀腔，通过光纤传感技术测量压力导致的膜片挠度变化，从而进行压力测量。本发明解决了高温下热应力不匹配导致的传感器失效问题。另外，采用光纤传输可以隔绝高温，消除高温对信号处理电路的影响。在超高温环境下，所制作的压力传感器可以实现宽频带的原位压力测量。

主权项

1.一种LTCC光纤法珀高温压力传感器，其特征在于：包括陶瓷基座（1）、陶瓷插芯（2）、尾柄（3）和光纤（4）；陶瓷基座（1）内设有内腔（5），内腔（5）与陶瓷基座（1）底面之间形成陶瓷压力敏感膜片（6），陶瓷基座（1）、内腔（5）及陶瓷压力敏感膜片（6）采用LTCC技术一体化制造而成；陶瓷插芯（2）固定于陶瓷基座（1）上，且陶瓷插芯（2）的底部伸至内腔（5）中；尾柄（3）固定于陶瓷插芯（2）的顶部，光纤（4）固定于陶瓷插芯（2）及尾柄（3）中；陶瓷插芯（2）及光纤（4）的出光面与陶瓷压力敏感膜片（6）平行放置构成法珀腔（7）；陶瓷基座（1）、内腔（5）、陶瓷压力敏感膜片（6）、陶瓷插芯（2）、尾柄（3）和光纤（4）都位于同一轴线上；所述的陶瓷插芯（2）和光纤（4）的出光面都经过研磨处理；所述的陶瓷压力敏感膜片（6）的反射光一面镀有反射膜（8）；上述LTCC光纤法珀高温压力传感器的制备方法，包括如下步骤：1）陶瓷基座（1）制备：陶瓷基座（1）及其内腔（5）、陶瓷压力敏感膜片（6）是采用LTCC技术一体化制造而成的，具体为，a）通过打孔机形成生瓷片的定位孔、过孔以及内孔结构；b）通过定位孔将多层100μm厚的生瓷片进行叠片，并保证过孔及内孔的垂直度；c）将叠片完成后的整体结构真空封装后置于层压机中进行层压；d）将层压后的生瓷片结构在烧结炉中进行烧结即可；其中，由下而上计，第一层生瓷片作为陶瓷压力敏感膜片（6），陶瓷压力敏感膜片（6）的厚度通过第一层生瓷片厚度的设计来实现；第二层生瓷片到第六层生瓷片上开设内孔，五个内孔叠压形成陶瓷基座（1）的内腔（5），内孔直径决定陶瓷压力敏感膜片（6）的有效直径，陶瓷压力敏感膜片（6）的有效直径通过内孔直径的设计来实现；第七层生瓷片到第N层生瓷片上开设过孔，若干过孔叠压形成用于固定陶瓷插芯（2）的孔结构，陶瓷插芯（2）固定于陶瓷基座（1）内的深度通过若干过孔的总深度的设计来实现；2）陶瓷基座（1）与陶瓷插芯（2）固定：将陶瓷插芯（2）的底部通过陶瓷高温烧结技术或高温胶水固定于陶瓷基座（1）上的过孔内，保证陶瓷插芯（2）与陶瓷基座（1）垂直固定；3）陶瓷插芯（2）与尾柄（3）固定：将陶瓷插芯（2）的顶部通过压接机压接在尾柄（3）内；4）光纤（4）与陶瓷插芯（2）、尾柄（3）固定：光纤（4）通过高温胶水胶结固化于陶瓷插芯（2）及尾柄（3）中，具体为，将高温胶水注入尾柄（3）及陶瓷插芯（2）的插孔内，然后将光纤（4）插入尾柄（3）及陶瓷插芯（2）的插孔中，最后加热使高温胶水凝固即可。