基於陶瓷封裝的高溫高壓液體壓力、溫度測量傳感器的製作方法

2023-07-08 05:00:51 3

本發明提供了一種能夠同時測量高溫高壓液體壓力、溫度的傳感器，並且對於測量的壓力、溫度數據，能夠通過測量儀表將顯示出來，屬於電子測量裝置領域。

背景技術：

傳統的壓力傳感器由於敏感元件不能承受高壓衝擊的限制，只能夠測量普通低壓液體，對於高壓液體則不能滿足測量要求。另外，對於高溫環境下進行液體壓力測量，有很多限制，敏感元件不能耐高溫，也會損壞測量電路。並且，測得的壓力數據也會受到高溫的影響，影響測量精度。

技術實現要素：

本發明提供了一種能夠同時測量高溫高壓液體壓力、溫度的傳感器，壓力傳感器敏感元件能夠耐高溫，並且測量液體壓力的同時測量液體溫度，測得的溫度數據能夠對壓力數據進行補償，提高了測量精度，擴展了傳感器測量的功能。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：本傳感器由可變電容組成的壓力傳感器敏感元件、溫度傳感器敏感元件、陶瓷外殼、傳感器信號傳輸引線和測量儀表內部相關的調理電路組成；壓力傳感器敏感元件由金屬上極板、高介電常數絕緣介質、真空氣腔和金屬下極板組成，金屬上極板、金屬下極板分別位於陶瓷外殼的上下內壁，高介電常數絕緣介質緊貼金屬上極板，高介電常數絕緣介質與金屬下極板之間為真空氣腔；整個壓力傳感器敏感元件周圍由陶瓷外殼包裹；溫度傳感器敏感元件與壓力傳感器敏感元件通過製作工藝做成一體化結構，周圍也由陶瓷外殼包裹。陶瓷外殼側壁有鏤空小洞，便於將高介電常數絕緣介質與金屬下極板之間的空隙抽為真空氣腔，另外金屬上極板和金屬下極板分別通過小空中的引線連接至測量儀表內部的電路。具體包括：

-陶瓷外殼，包裹壓力傳感器敏感元件與溫度傳感器敏感元件，其作用在於抵抗液體高溫與直接承受液體高壓衝擊；

-金屬上極板，位於陶瓷外殼上側內壁，其作用在構成壓力傳感器敏感元件可變電容結構的上極板；

-高介電常數絕緣介質，緊貼金屬上極板，與金屬下極板之間組成真空氣腔，其作用在於提供大的介電常數，增大壓力傳感器敏感元件可變電容的變化範圍；

-真空氣腔，位於高介電常數絕緣介質與金屬下極板之間，其作用在於為金屬下極板發生形變提供足夠的空間；

-金屬下極板，位於陶瓷外殼下側內壁，與金屬上極板、高介電常數絕緣介質和真空氣腔共同組成壓力傳感器敏感元件的可變電容結構；

-溫度傳感器敏感元件，由陶瓷外殼包裹，其作用在於測量液體的溫度；

-溫度傳感器引線，一端連接溫度傳感器敏感元件，一端連接至測量儀表，其作用在於將溫度傳感器敏感元件測量的溫度數據傳輸至測量儀表；

-金屬上極板引線，一端通過陶瓷外殼側壁的小孔連接陶瓷外殼內部的金屬上極板，一端連接至測量儀表內部的測量電路；

-金屬下極板引線，一端通過陶瓷外殼側壁的小孔連接陶瓷外殼內部的金屬下極板，一端連接至測量儀表內部的測量電路；

-測量儀表，其內部有處理壓力、溫度信號的調理電路，並且能夠將測量得到的壓力、溫度數據顯示出來。

本發明的有益效果是，本發明能夠同時測量高溫高壓液體壓力、溫度，壓力傳感器敏感元件和溫度傳感器敏感元件由陶瓷外殼包裹，陶瓷外殼可以承受高溫，可以對傳感器敏感元件進行保護。並且，陶瓷外殼接觸液體的那部分加厚，增加了傳感器抗高壓能力。另外，測得的溫度數據能夠對壓力數據進行溫度補償，提高了測量精度，擴展了傳感器的測量功能。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的傳感器外觀模型圖；

圖2是本發明未受到液體衝擊時傳感器內部結構圖；

圖3是本發明受到液體衝擊時傳感器內部結構圖；

圖中標號說明：1、陶瓷外殼，2、金屬上極板，3、高介電常數絕緣介質，4、真空氣腔，5、金屬下極板，6、溫度傳感器敏感元件，7、溫度傳感器引線，8、金屬上極板引線，9、金屬下極板引線，10、測量儀表，11、金屬上下極板之間的距離。

具體實施方式

如圖2、圖3、所示，將由陶瓷外殼包裹的壓力傳感器敏感元件、溫度傳感器敏感元件接觸被測液體，測量時被測液體衝擊陶瓷外殼下部，使陶瓷外殼下部彎曲，帶動金屬下極板彎曲，金屬上極板固定，兩極板之間的距離相對變小，壓力傳感器敏感元件電容值發生變化，導致連接在測量儀表內部的諧振電路諧振頻率發生變化，測量儀表內部諧振迴路電感耦合一個掃頻電路，掃頻電路根據頻率的變化測得壓力數據。溫度傳感器敏感元件接觸被測液體也會得到溫度信號，經過引線也傳輸到測量儀表內部由調理電路處理，最後測量儀表將測得壓力、溫度數據同時顯示出來。