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耐高温压力传感器安装耐温形式怎么分类

文章出处:人气:0发表时间:2019-3-6 16:12:41

导读:耐高温压力传感器安装耐温形式怎么分类  

目前,对于耐高温压力传感器的研究,国外当前主要集中在基于硅的加工工艺上,也就是说,采用不同的加工工艺来得到具有耐高温的压阻压力芯片。如德国科技部和教育部所支持的研究项目《高温条件下的硅压力芯片的研究》,就是应用硅隔离技术(SOI)研究制作耐高温的压力芯片。比利时国家规划所支持的项目《硅压力传感器温度补偿技术研究》,是在硅隔离技术上,通过电路补偿实现高温压力传感器芯片的研究。

我国国内在航空、航天发动机及石油化工等自动化领域,能承受1000℃高温冲击的基于MEMS耐高温压力传感器的研究和有关的专利未见报道。

而利用MEMS技术,在0~220℃条件下工作,应用于航空、航天发动机及石油化工等自动化领域、并能承受1000℃高温冲击的耐高温压力传感器的研究和有关的专利亦未见报道。

利用MEMS技术研制耐高温压力传感器主要存在两方面的困难。其一,到目前为止,还没有找到一种材料作为力敏元件所具有的特性能与基于微加工工艺制作的力敏硅芯片的特性所媲美。这是由于硅的良好的机械特性、微加工特性和压阻特性所决定了的。其二,传统的测量方法和手段已不能满足自动化领域(包括发动机压力测量)及精密测量中越来越高的测量精度的要求,也不能适应恶劣环境(包括高温条件下的温度冲击)的测量。

三.技术方案针对上述现有技术部分中存在的缺陷,本发明的目的是提供一种能适应恶劣环境下工作且能够耐1000℃温度冲击的耐高温压力传感器。

本发明所采取的技术方案是该耐高温压力传感器,包括一个底座1、中间体3、垫圈5、顶盖8、接插件9等组成,其特点是该传感器还设有压力膜片2、压力传递杆4、悬臂梁6和硅隔离应变片7;压力膜片2焊接在中间体3上再与底座1上通过激光连接,压力膜片2与压力传递杆4固接,压力传递杆4上装配有一个悬臂梁6,悬臂梁6上贴有硅隔离应变片7,垫圈5压在悬臂梁6上,顶盖8通过螺纹与中间体3结合,并压紧垫圈5和悬臂梁6,顶盖8上还装配有接插件9。

本发明的另外一些特点是,硅隔离应变片7采用高能氧离子注入、处理形成二氧化硅薄膜及复原表面单晶硅薄膜,在单晶硅薄膜层上用LPCVD方法生长SiC,用RIE刻蚀形成空气隔离的高温应变片,再经金属连线工艺形成全桥应变片并减薄。

单晶硅薄膜层为800A~1000A。

由于采用了硅隔离应变片,保证了该传感器可以在0~220℃环境条件下工作,并能承受1000℃的温度冲击,适用于航空、航天、石油化工等恶劣环境下的压力测量。

         耐高温压力传感器安装耐温形式怎么分类?压力传感器不管是在工业,农业都有着特别广泛的应用,但是针对不同的环境,对于耐高温压力传感器的要求也就不相同,一般的是要考虑压力传感器的耐温情况,我们可以把压力传感器分为超低温压力传感器,常温压力传感器,高温压力传感器等等。 

  超低温压力传感器采用不锈钢一体化封装结构,感压膜片采用优良的特殊设计,使传感器在超低温-196℃环境下安全稳定工作,体积小巧,测量精度高,动态响应频率高,抗腐蚀能力强,工作寿命长。超低温压力传感器一般用于低温科学实验、液态氧、液态氮、液态氢、液态氦等冷却罐、低温储罐、推进剂等的压力低温测量航天、航空、舰艇等的低温储罐等。常温压力传感器耐温一般是-40~85℃,这种传感器一般采用扩散硅进口芯片或者陶瓷芯片,主要用于一般工业、农业和服务页,这种传感器也是应用得*多的一款传感器,高温传感器一般耐温的200℃,主要用于高温工业上。高温熔体压力传感器一般可以测量400℃左右,主要用于测量锅炉、蒸汽等高温介质。 

传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。压力传感器更新到现如今的类型是经过了曾经无数次的更新与改进的,今天笔者将为大家一一讲述关于压力传感器发展的历史阶段都有哪些。

耐高温压力传感器压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段:

(1)发明阶段:这个阶段主要是以双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith)与1945发现了硅与锗的压阻效应,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段*小尺寸大约为1cm.

(2)技术发展阶段:随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的)晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属-硅共晶体,为商业化发展提供了可能。

(3)商业化集成加工阶段:在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术,主要有V形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。

(4)微机械加工阶段:上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的耐高温压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 


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