專利名稱：高溫壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力傳感器，具體為一種高溫壓力傳感器。
背景技術(shù)：
目前被廣泛應(yīng)用的壓力傳感器，多為壓阻式壓力傳感器，即擴(kuò)散硅壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)的核心部分是一塊沿某晶向切割的N型圓形硅膜片，利用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上，制成硅壓阻芯片，并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線， 直接通過硅膜片感受其被測壓力。硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。在被測壓力P作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。因擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器依靠PN結(jié)實(shí)現(xiàn)敏感電阻間的電學(xué)隔離，由于硅材料對溫度十分敏感，應(yīng)用于150°C以上的高溫環(huán)境時(shí)，P-N結(jié)漏電會大大加劇，致使隔離失效，傳感器無法工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有壓力傳感器由于結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致其在高溫環(huán)境隔離失效無法正常工作的問題，提供了一種可工作于高溫氣流環(huán)境下的高溫壓力傳感器。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高溫壓力傳感器，包括上端開口的柱狀殼體， 殼體上端設(shè)有帶中心孔的上端蓋，上端蓋下底面設(shè)有上部穿入其中心孔的階梯狀上絕熱環(huán)，上絕熱環(huán)下表面設(shè)有與殼體內(nèi)側(cè)壁留有間隙且中心開有通孔的熱沉體，熱沉體上端固定有與其通孔相通且穿過上絕熱環(huán)的引壓管，熱沉體與殼體下端內(nèi)壁之間設(shè)有與兩者相接觸的下絕熱環(huán)，殼體下端內(nèi)壁開有凹槽，凹槽內(nèi)放置有與熱沉體通孔相通的壓力傳感器主體。作業(yè)時(shí)，高溫氣體壓力通過引壓管傳入殼體內(nèi)部，上絕熱環(huán)和下絕熱環(huán)可以阻止大部分熱量向壓力傳感器核心區(qū)域傳導(dǎo)，并將部分熱量儲存在自身結(jié)構(gòu)中；熱沉體可以迅速導(dǎo)熱， 憑借材料的比熱容吸收傳入的熱量，且儲存在自身結(jié)構(gòu)中，最終使傳感器敏感元件感受到的溫度減少，工作環(huán)境溫度增加，工作時(shí)間延長，克服了現(xiàn)有壓力傳感器由于結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致其在高溫環(huán)境隔離失效無法正常工作的問題。殼體是由不銹鋼材料制成的；上絕熱環(huán)是由微晶云母可加工陶瓷材料制成的；下絕熱環(huán)是由陶瓷纖維納米隔熱材料制成的。不銹鋼具有很好的抗腐蝕性和長期穩(wěn)定性；微晶云母可加工陶瓷材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小、易加工、耐高溫、絕緣抗震等許多優(yōu)良特性；陶瓷纖維納米隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)小，可手工打磨，還具有良好的耐高溫性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。熱沉體和引壓管均由銅質(zhì)材料制成，熱沉體具有良好的導(dǎo)熱性能；引壓管具有良好的引壓性、耐高溫性、可加工性和可焊性。本發(fā)明通過增設(shè)引壓管、上、下絕熱環(huán)及熱沉體實(shí)現(xiàn)引壓、隔熱和儲熱功能，使壓力傳感器能夠在高溫下長時(shí)間工作；引壓結(jié)構(gòu)不僅可將高溫氣體介質(zhì)引入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，還具有一定的隔熱性和儲熱性，減少了熱量向傳感器區(qū)域傳遞；上絕熱環(huán)能顯著減少熱量向熱沉體傳遞，減緩熱沉體溫度上升的速率，延長了傳感器的工作時(shí)間；下絕熱環(huán)可減緩熱沉體溫度傳遞到底部壓力傳感器敏感元件，延長傳感器在高溫環(huán)境下的工作時(shí)間；具有結(jié)構(gòu)可靠合理的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足高溫環(huán)境下進(jìn)行壓力測量的同時(shí)，還能夠長時(shí)間工作。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-殼體，2-上端蓋，3-上絕熱環(huán)，4-熱沉體，5-引壓管，6-下絕熱環(huán)，7_壓力傳感器主體。
具體實(shí)施例方式高溫壓力傳感器，包括上端開口的柱狀殼體1，殼體1上端設(shè)有帶中心孔的上端蓋 2，上端蓋2下底面設(shè)有上部穿入其中心孔的階梯狀上絕熱環(huán)3，上絕熱環(huán)3下表面設(shè)有與殼體1內(nèi)側(cè)壁留有間隙且中心開有通孔的熱沉體4，熱沉體4上端固定有與其通孔相通且穿過上絕熱環(huán)3的引壓管5，熱沉體4與殼體1下端內(nèi)壁之間設(shè)有與兩者相接觸的下絕熱環(huán)6， 殼體1下端內(nèi)壁開有凹槽，凹槽內(nèi)放置有與熱沉體4通孔相通的壓力傳感器主體7。殼體1 是由不銹鋼材料制成的；上絕熱環(huán)3是由微晶云母可加工陶瓷材料制成的；下絕熱環(huán)6是由陶瓷纖維納米隔熱材料制成的；熱沉體4和引壓管5均由銅質(zhì)材料制成的。具體實(shí)施過程中，殼體1也可以由具有耐高溫、抗氧化、抗震動等性能的其它金屬陶瓷材料制成；上絕熱環(huán)3也可以由其它導(dǎo)熱系數(shù)小于不銹鋼、抗沖擊、耐高溫、絕緣的材料制成；下絕熱環(huán)6也可以由其它導(dǎo)熱系數(shù)小、耐高溫，易加工、絕熱絕緣的材料制成；熱沉體4也可以采用易于儲熱、耐磨損、密度小的材料；引壓管5也可以采用易加工、耐高溫、耐腐蝕的材料。引壓管 5下部外壁設(shè)有螺紋，熱沉體4通孔上部內(nèi)壁設(shè)有引壓管5擰入的螺紋；上端蓋2和外殼1 的連接，通過設(shè)置螺孔，用螺釘將上端蓋2和外殼1連接固定；外殼1與其內(nèi)的各部件的相互接觸位置均采用高溫密封膠密封，或用其它耐高溫、密封性好、不會膨脹冷縮的膠狀體。
權(quán)利要求
1.一種高溫壓力傳感器，其特征在于包括上端開口的柱狀殼體(1)，殼體(1)上端設(shè)有帶中心孔的上端蓋(2)，上端蓋(2)下底面設(shè)有上部穿入其中心孔的階梯狀上絕熱環(huán) (3)，上絕熱環(huán)(3)下表面設(shè)有與殼體(1)內(nèi)側(cè)壁留有間隙且中心開有通孔的熱沉體(4)，熱沉體(4)上端固定有與其通孔相通且穿過上絕熱環(huán)(3)的引壓管(5)，熱沉體(4)與殼體(1) 下端內(nèi)壁之間設(shè)有與兩者相接觸的下絕熱環(huán)(6)，殼體(1)下端內(nèi)壁開有凹槽，凹槽內(nèi)放置有與熱沉體(4)通孔相通的壓力傳感器主體(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫壓力傳感器，其特征在于殼體(1)是由不銹鋼材料制成；上絕熱環(huán)(3)是由微晶云母可加工陶瓷材料制成；下絕熱環(huán)(6)是由陶瓷纖維納米隔熱材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫壓力傳感器，其特征在于熱沉體(4)和引壓管(5) 均由銅質(zhì)材料制成。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種高溫壓力傳感器，解決了現(xiàn)有壓力傳感器由于結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致其在高溫環(huán)境隔離失效無法正常工作的問題。包括上端開口的柱狀殼體，殼體上端設(shè)有帶中心孔的上端蓋，上端蓋下底面設(shè)有上部穿入其中心孔的階梯狀上絕熱環(huán)，上絕熱環(huán)下表面設(shè)有與殼體內(nèi)側(cè)壁留有間隙且中心開有通孔的熱沉體，熱沉體上端固定有與其通孔相通且穿過上絕熱環(huán)的引壓管，熱沉體與殼體下端內(nèi)壁之間設(shè)有與兩者相接觸的下絕熱環(huán)，殼體下端內(nèi)壁開有凹槽，凹槽內(nèi)放置有與熱沉體通孔相通的壓力傳感器主體。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理可靠的優(yōu)點(diǎn)，滿足壓力傳感器在高溫環(huán)境下能夠進(jìn)行壓力測量的同時(shí)也能夠長時(shí)間工作。
文檔編號G01L19/04GK102288355SQ201110198949
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日
發(fā)明者任勇峰, 劉俊, 葉挺, 張文棟, 文豐, 李葉, 楊芳, 梁庭, 牛坤旺, 王凱, 蘇淑靖, 郭濤 申請人:中北大學(xué)