傳感器同時測量壓力溫度的技術(shù)難點(diǎn)

更新時間：2025-06-27

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用于液體或氣體等被測介質(zhì)的壓力與溫度的同點(diǎn)測量，在宇宙飛船、飛機(jī)、高速列車，箭（dao彈）、核反應(yīng)堆等特殊測量環(huán)境下，測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)振動等惡劣條件下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了測量可靠性的要求。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量的硅藍(lán)寶石力敏傳感器，該制作工藝是將外延生長有單晶硅膜的藍(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彈性觸頭連接引線，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題，但“觸頭"在強(qiáng)振動和大加速度下，容易磨損和失效。同時也解決不了壓力與溫度的同點(diǎn)測量問題。為解決同點(diǎn)測量問題，人們試圖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。但其存在以下問題：體積大，占用空間多；結(jié)構(gòu)不緊湊，測溫與測壓點(diǎn)分離；測溫原件與測點(diǎn)存有間隙，測溫易滯后或測不準(zhǔn)。如果加膠等介質(zhì)粘住溫度傳感器，又會帶來漏電，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)測量和在惡劣條件下測量的高可靠性要求。

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