[發(fā)明專利]一種空間大氣面密度探測傳感器及其制作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711414327.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108333076A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭興;楊生勝;矯義;薛玉雄;莊建宏;石紅
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G01N9/00
• 分類號: G01N9/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

1.一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，包括由探頭模塊和電路模塊組成的氣體采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；

所述探頭模塊包括測量晶振(3)和參考晶振(7)，測量晶振(3)和參考晶振(7)上均涂覆有分子吸附膜；所述測量晶振(3)上的分子吸附膜用于吸附其表面的大氣氣體，參考晶振(7)外設(shè)有用于防止其對空間大氣氣體進(jìn)行吸附的密閉罩；

所述電路模塊包括分別給測量晶振(3)與參考晶振(7)提供振動能量的起振電路；以及分別對測量晶振(3)與參考晶振(7)的頻率進(jìn)行測量并將測量結(jié)果發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊的測振電路；

所述數(shù)據(jù)處理模塊通過接收到的測量晶振(3)與參考晶振(7)的頻率，獲得測量晶振表面的空間大氣面密度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，所述探頭模塊還包括晶體蓋(2)、測量晶體座(5)、定位銷(6)以及參考晶體座(8)；測量晶振(3)固定在測量晶體座上，參考晶振(7)固定在參考晶體座上，晶體蓋(2)、測量晶體座(5)和參考晶體座(8)的相對位置通過定位銷實現(xiàn)定位連接，晶體蓋(2)中心開口，使測量晶振涂覆有分子吸附膜的端面與大氣接觸。

3.如權(quán)利要求1所述的一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，所述晶振和分子吸附膜之間增設(shè)過渡層，分子吸附膜生長在過渡層上，并進(jìn)行陽極離子化處理。

4.如權(quán)利要求1所述的一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括測溫元件，用于采集探頭模塊的溫度。

5.如權(quán)利要求1所述的一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，所述電路模塊采用PCB板結(jié)構(gòu)，氣體采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊集成在外殼9內(nèi)部，并通過外殼蓋1封裝；外殼蓋1中心開口，使測量晶振涂覆有分子吸附膜的端面與大氣接觸。

6.如權(quán)利要求1所述的一種空間大氣面密度探測傳感器，其特征在于，所述氣體采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊為分體式。

7.一種空間大氣面密度探測傳感器的制作方法，其特征在于，制作如權(quán)利要求1-6任意一項所述一種空間大氣面密度探測傳感器，包括如下步驟：

步驟1，制作測量晶振和參考晶振，包括如下子步驟：

步驟1.1，制作切型為AT切型、切角范圍為23°18′～23°48′、電極為金電極、基頻為5MHz～15MHz、初始標(biāo)稱頻率誤差<1％的石英晶振；

步驟1.2，在步驟1得到的石英晶振的金電極表面鍍制二氧化硅薄膜，得到鍍膜石英晶振；

步驟1.3，對鍍膜石英晶振的表面先用分析純的丙酮進(jìn)行超聲波清洗，再用無水酒精進(jìn)行超聲波清洗，然后自然風(fēng)干備用；

步驟1.4，將鍍膜石英晶振在恒溫恒濕箱子中進(jìn)行溫度循環(huán)老化，得到候選石英晶振；

步驟2，選取測量晶振和參考晶振，包括如下子步驟：

步驟2.1，對步驟1獲得的候選石英晶振進(jìn)行性能參數(shù)測試，得到性能參數(shù)測試結(jié)果，其中，性能參數(shù)包括Q值、串聯(lián)頻率、并聯(lián)頻率、等效電容、等效電阻以及等效電感；

步驟2.2，依據(jù)步驟2.1的性能參數(shù)測試結(jié)果，從候選石英晶振中選取串聯(lián)頻率之差小于基頻的0.01％、Q值均大于75K且性能參數(shù)最接近的兩個，分別作為測量晶振和參考晶振；

步驟3，在測量晶振和參考晶振上鍍制同樣的分子吸附膜或采用原位生長方式生長分子吸附膜；

步驟4，組裝傳感器探頭模塊；

步驟5，將測量晶振與參考晶振與對應(yīng)的測振電路和起振電路連接，將電路模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，完成傳感器的制作。