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傳感器同時(shí)測(cè)量壓力溫度的技術(shù)難點(diǎn)

更新時(shí)間:2025-06-27      瀏覽次數(shù):78

用于液體或氣體等被測(cè)介質(zhì)的壓力與溫度的同點(diǎn)測(cè)量,在宇宙飛船、飛機(jī)、高速列車,箭(dao彈)、核反應(yīng)堆等特殊測(cè)量環(huán)境下,測(cè)量的可靠性要求是十分重要和必須的。但是現(xiàn)有傳感器不僅在制作精度上,而更重要的是在大加速度、高溫、強(qiáng)輻射、強(qiáng)振動(dòng)等惡劣條件下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了測(cè)量可靠性的要求。很多專業(yè)人員,一生都在尋求wan美的解決前述問(wèn)題的方法。好在目前世界上,高純的三氧化二鋁(Al2O3)γ單晶體,即莫氏硬度達(dá)9.0,響應(yīng)頻率達(dá)5×1018Hz的藍(lán)寶石單晶體,已成為制造力敏和熱敏傳感器比較理想和幾近wan美的高彈性高溫晶體。它可以外延生長(zhǎng)出單晶硅,又極易同鈦、鉑等金屬親和,并且其熱膨脹系數(shù)在-196℃~400℃溫區(qū)內(nèi),同鈦及絕大數(shù)鈦合金非常匹配。這給制作傳感器的高標(biāo)準(zhǔn)封接操作帶來(lái)了方便。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝制作方面仍存在很多難題和困難。

  針對(duì)現(xiàn)有硅藍(lán)寶石力敏傳感器的加工工藝比較復(fù)雜等難以克服的問(wèn)題,利用現(xiàn)代加工手段和新的思維方法,用它制造出了適用于高溫測(cè)量的硅藍(lán)寶石力敏傳感器,該制作工藝是將外延生長(zhǎng)有單晶硅膜的藍(lán)寶石晶片,用靜電封接或用分子鍵方法,封接到鈦合金應(yīng)力杯上,以鈦合金應(yīng)力杯對(duì)稱中心為基準(zhǔn),激光刻出硅應(yīng)變電阻,在硅應(yīng)變電阻的鉑金盤上用金屬?gòu)椥杂|頭連接引線,進(jìn)行封裝連接外引線,使該傳感器適用溫度達(dá)-196℃~400℃。

    這種傳感器雖解決了耐溫等問(wèn)題,但“觸頭"在強(qiáng)振動(dòng)和大加速度下,容易磨損和失效。同時(shí)也解決不了壓力與溫度的同點(diǎn)測(cè)量問(wèn)題。為解決同點(diǎn)測(cè)量問(wèn)題,人們?cè)噲D將壓力傳感器與溫度傳感器進(jìn)行合并捆綁,如將Pt100鉑溫度傳感器與壓力傳感器捆綁到一起。但其存在以下問(wèn)題:體積大,占用空間多;結(jié)構(gòu)不緊湊,測(cè)溫與測(cè)壓點(diǎn)分離;測(cè)溫原件與測(cè)點(diǎn)存有間隙,測(cè)溫易滯后或測(cè)不準(zhǔn)。如果加膠等介質(zhì)粘住溫度傳感器,又會(huì)帶來(lái)漏電,特別是高溫漏電,還存在溫度系數(shù)不匹配,有失效的可能;引線很難處理,一般不抗振和不抗大加速度;適應(yīng)溫度不夠;絕緣問(wèn)題不好解決,外引線不好固定,抗振強(qiáng)度不夠等等。因此,現(xiàn)有傳感器遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了同點(diǎn)測(cè)量和在惡劣條件下測(cè)量的高可靠性要求。


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