[發明專利]一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法

有效

• 申請號: 202011297256.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN112729623B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李晨;熊繼軍;洪應平;薛亞楠;孫博山
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發明公開了一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器，包括耐高溫陶瓷壓敏元件、耐高溫陶瓷樣機封裝管殼、耐高溫陶瓷讀取天線，耐高溫陶瓷壓敏元件由耐高溫壓敏電容與矩形螺旋電感線圈組成，耐高溫陶瓷壓敏元件安裝在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼內的一側，耐高溫陶瓷壓敏元件與耐高溫陶瓷樣機封裝管殼之間安裝有耐高溫防熱防震棉，耐高溫陶瓷讀取天線安裝在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼內的另一側；耐高溫陶瓷樣機封裝管殼敏感端設有垂直于耐高溫陶瓷壓敏元件的氣流孔；耐高溫陶瓷讀取天線通過與壓敏LC回路中的電感耦合來實現壓力參數的傳輸。本發明解決了壓力參數測試過程中傳感器樣機存在的工作溫度低、氣密性差的問題，實現了在1000℃以上的超高溫環境中壓力參數的原位測量。

技術領域

本發明涉及超高溫陶瓷壓力傳感器領域，具體涉及一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法。

背景技術

隨著航空先進發動機及火力發電燃氣輪機等大型裝備的不斷發展，對超高溫、強沖擊等惡劣環境下壓力參數的原位動態測試需求日益提高，已成為制約發動機及燃氣輪機性能提升的關鍵技術“瓶頸”。傳統的高溫壓力傳感器主要是基于硅、碳化硅等材料，且采用引線連接的有源信號傳輸方式，材料性能及信號傳輸方式限制了傳感器的工作溫度范圍，且不能實現強沖擊環境中壓力參數的精準動態測量(如：傳統的高溫壓力傳感器只能實現發動機尾噴的切向壓力測試)。因此，迫切需要發明一種全新的耐高溫壓力傳感器去實現超高溫、強沖擊等惡劣環境下的壓力參數的精確動態測量。

發明內容

本發明提供了一種一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法，解決了傳統壓力傳感器存在的問題，并實現了超高溫環境下壓力參數的穩定測量。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器，包括耐高溫陶瓷壓敏元件、耐高溫陶瓷樣機封裝管殼、耐高溫陶瓷讀取天線，耐高溫陶瓷壓敏元件由耐高溫壓敏電容與矩形螺旋電感線圈組成，耐高溫陶瓷壓敏元件安裝在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼內的一側，耐高溫陶瓷壓敏元件與耐高溫陶瓷樣機封裝管殼之間安裝有耐高溫防熱防震棉，耐高溫陶瓷讀取天線安裝在耐高溫陶瓷樣機封裝管殼內的另一側；耐高溫陶瓷壓敏元件和耐高溫陶瓷讀取天線與耐高溫陶瓷樣機封裝管殼的接口處分別采用陶瓷焊接工藝封接，耐高溫陶瓷讀取天線通過與壓敏LC回路中的電感耦合來實現壓力參數的傳輸。

進一步地，耐高溫陶瓷壓敏元件與耐高溫陶瓷讀取天線的材料均為耐高溫氧化鋁陶瓷片，漿料選用金屬鉑漿料；

進一步地，耐高溫陶瓷壓敏元件與耐高溫陶瓷讀取天線的制備工藝采用基于氧化鋁陶瓷的后燒工藝方法。

進一步地，所述耐高溫陶瓷讀取天線用于實現傳感器壓力參數對應特征頻率信號的非接觸無線傳輸。

進一步地，待測信號通過非接觸方式無線傳輸，解決了傳統高溫壓力傳感器因引線問題而存在的漏氣及電引線失效問題。

本發明還提供了上述一種基于氧化鋁陶瓷的超高溫燃氣壓力傳感器封裝工藝方法，包括如下步驟：

S1、耐高溫陶瓷壓敏元件的制備

S11、將氧化鋁生瓷帶切割成所需的形狀與尺寸，其中，第二層生瓷片、第三層生瓷片、第四層生瓷片的形狀為T形，第一層生瓷片、第五層生瓷片的形狀為矩形；

S12、利用打孔機在3層T形生瓷片右側的相同位置打出過孔并在第三層生瓷片上的左側打出預定尺寸大小的電容孔腔；

S13、將金屬鉑漿料填充在3層T形生瓷片的過孔里以實現螺旋電感與電容下極板的連接，填充完成后，將生瓷片置于150-200℃的烘干機上，進行15-20min的烘干處理；