CN107014438A - 基于陶瓷封装的高温高压液体压力、温度测量传感器 - Google Patents

基于陶瓷封装的高温高压液体压力、温度测量传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于陶瓷封装的高温高压液体压力、温度测量传感器，主要由可变电容组成的压力传感器敏感元件、温度传感器敏感元件、陶瓷外壳、传感器信号传输引线和测量仪表内部相关的调理电路组成。若想测量液体的压力和温度，只需将由陶瓷外壳包裹的压力、温度传感器敏感元件接触被测液体，通过传感器引线将传感器敏感元件测量到的信号传输到测量仪表内部的测量电路即可测得。此传感器不仅可以测量液体压力，对于液体温度也可以同时测量，利于分析液体温度对液体压力的影响，进行温度补偿，对于目前测量液体相关参数的单一性有很大优越，测量精度也较高。

Description

基于陶瓷封装的高温高压液体压力、温度测量传感器
技术领域
本发明提供了一种能够同时测量高温高压液体压力、温度的传感器，并且对于测量的压力、温度数据，能够通过测量仪表将显示出来，属于电子测量装置领域。
背景技术
传统的压力传感器由于敏感元件不能承受高压冲击的限制，只能够测量普通低压液体，对于高压液体则不能满足测量要求。另外，对于高温环境下进行液体压力测量，有很多限制，敏感元件不能耐高温，也会损坏测量电路。并且，测得的压力数据也会受到高温的影响，影响测量精度。
发明内容
本发明提供了一种能够同时测量高温高压液体压力、温度的传感器，压力传感器敏感元件能够耐高温，并且测量液体压力的同时测量液体温度，测得的温度数据能够对压力数据进行补偿，提高了测量精度，扩展了传感器测量的功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本传感器由可变电容组成的压力传感器敏感元件、温度传感器敏感元件、陶瓷外壳、传感器信号传输引线和测量仪表内部相关的调理电路组成；压力传感器敏感元件由金属上极板、高介电常数绝缘介质、真空气腔和金属下极板组成，金属上极板、金属下极板分别位于陶瓷外壳的上下内壁，高介电常数绝缘介质紧贴金属上极板，高介电常数绝缘介质与金属下极板之间为真空气腔；整个压力传感器敏感元件周围由陶瓷外壳包裹；温度传感器敏感元件与压力传感器敏感元件通过制作工艺做成一体化结构，周围也由陶瓷外壳包裹。陶瓷外壳侧壁有镂空小洞，便于将高介电常数绝缘介质与金属下极板之间的空隙抽为真空气腔，另外金属上极板和金属下极板分别通过小空中的引线连接至测量仪表内部的电路。具体包括：
-陶瓷外壳，包裹压力传感器敏感元件与温度传感器敏感元件，其作用在于抵抗液体高温与直接承受液体高压冲击；
-金属上极板，位于陶瓷外壳上侧内壁，其作用在构成压力传感器敏感元件可变电容结构的上极板；
-高介电常数绝缘介质，紧贴金属上极板，与金属下极板之间组成真空气腔，其作用在于提供大的介电常数，增大压力传感器敏感元件可变电容的变化范围；
-真空气腔，位于高介电常数绝缘介质与金属下极板之间，其作用在于为金属下极板发生形变提供足够的空间；
-金属下极板，位于陶瓷外壳下侧内壁，与金属上极板、高介电常数绝缘介质和真空气腔共同组成压力传感器敏感元件的可变电容结构；
-温度传感器敏感元件，由陶瓷外壳包裹，其作用在于测量液体的温度；
-温度传感器引线，一端连接温度传感器敏感元件，一端连接至测量仪表，其作用在于将温度传感器敏感元件测量的温度数据传输至测量仪表；
-金属上极板引线，一端通过陶瓷外壳侧壁的小孔连接陶瓷外壳内部的金属上极板，一端连接至测量仪表内部的测量电路；
-金属下极板引线，一端通过陶瓷外壳侧壁的小孔连接陶瓷外壳内部的金属下极板，一端连接至测量仪表内部的测量电路；
-测量仪表，其内部有处理压力、温度信号的调理电路，并且能够将测量得到的压力、温度数据显示出来。
本发明的有益效果是，本发明能够同时测量高温高压液体压力、温度，压力传感器敏感元件和温度传感器敏感元件由陶瓷外壳包裹，陶瓷外壳可以承受高温，可以对传感器敏感元件进行保护。并且，陶瓷外壳接触液体的那部分加厚，增加了传感器抗高压能力。另外，测得的温度数据能够对压力数据进行温度补偿，提高了测量精度，扩展了传感器的测量功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的传感器外观模型图；
图2是本发明未受到液体冲击时传感器内部结构图；
图3是本发明受到液体冲击时传感器内部结构图；
图中标号说明：1、陶瓷外壳，2、金属上极板，3、高介电常数绝缘介质，4、真空气腔，5、金属下极板，6、温度传感器敏感元件，7、温度传感器引线，8、金属上极板引线，9、金属下极板引线，10、测量仪表，11、金属上下极板之间的距离。
具体实施方式
如图2、图3、所示，将由陶瓷外壳包裹的压力传感器敏感元件、温度传感器敏感元件接触被测液体，测量时被测液体冲击陶瓷外壳下部，使陶瓷外壳下部弯曲，带动金属下极板弯曲，金属上极板固定，两极板之间的距离相对变小，压力传感器敏感元件电容值发生变化，导致连接在测量仪表内部的谐振电路谐振频率发生变化，测量仪表内部谐振回路电感耦合一个扫频电路，扫频电路根据频率的变化测得压力数据。温度传感器敏感元件接触被测液体也会得到温度信号，经过引线也传输到测量仪表内部由调理电路处理，最后测量仪表将测得压力、温度数据同时显示出来。

Claims (1)

1.一种基于陶瓷封装的高温高压液体压力、温度测量传感器，其特征在于：本传感器由可变电容组成的压力传感器敏感元件、温度传感器敏感元件、陶瓷外壳、传感器信号传输引线和测量仪表内部相关的调理电路组成；压力传感器敏感元件由金属上极板、高介电常数绝缘介质、真空气腔和金属下极板组成，金属上极板、金属下极板分别位于陶瓷外壳的上下内壁，高介电常数绝缘介质紧贴金属上极板，高介电常数绝缘介质与金属下极板之间为真空气腔；整个压力传感器敏感元件周围由陶瓷外壳包裹；温度传感器敏感元件与压力传感器敏感元件通过制作工艺做成一体化结构，周围也由陶瓷外壳包裹。陶瓷外壳侧壁有镂空小洞，便于将高介电常数绝缘介质与金属下极板之间的空隙抽为真空气腔，另外金属上极板和金属下极板分别通过小空中的引线连接至测量仪表内部的电路。具体包括：
-陶瓷外壳，包裹压力传感器敏感元件与温度传感器敏感元件，其作用在于抵抗液体高温与直接承受液体高压冲击；
-金属上极板，位于陶瓷外壳上侧内壁，其作用在构成压力传感器敏感元件可变电容结构的上极板；
-高介电常数绝缘介质，紧贴金属上极板，与金属下极板之间组成真空气腔，其作用在于提供大的介电常数，增大压力传感器敏感元件可变电容的变化范围；
-真空气腔，位于高介电常数绝缘介质与金属下极板之间，其作用在于为金属下极板发生形变提供足够的空间；
-金属下极板，位于陶瓷外壳下侧内壁，与金属上极板、高介电常数绝缘介质和真空气腔共同组成压力传感器敏感元件的可变电容结构；
-温度传感器敏感元件，由陶瓷外壳包裹，其作用在于测量液体的温度；
-温度传感器引线，一端连接温度传感器敏感元件，一端连接至测量仪表，其作用在于将温度传感器敏感元件测量的温度数据传输至测量仪表；
-金属上极板引线，一端通过陶瓷外壳侧壁的小孔连接陶瓷外壳内部的金属上极板，一端连接至测量仪表内部的测量电路；
-金属下极板引线，一端通过陶瓷外壳侧壁的小孔连接陶瓷外壳内部的金属下极板，一端连接至测量仪表内部的测量电路；
-测量仪表，其内部有处理压力、温度信号的调理电路，并且能够将测量得到的压力、温度数据显示出来。
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