傳感器同時測量壓力溫度的技術(shù)難點

用于液體或氣體等被測介質(zhì)的壓力與溫度的同點測量，在宇宙飛船、飛機、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、強輻射、強振動等惡劣條件下，遠遠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9.0，響應(yīng)頻率達5×1018Hz的藍寶石單晶體，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準封接操作帶來了方便。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝制作方面仍存在很多難題和困難。

　　針對現(xiàn)有硅藍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，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，進行封裝連接外引線，使該傳感器適用溫度達-196℃～400℃。

    這種傳感器雖解決了耐溫等問題，但“觸頭"在強振動和大加速度下，容易磨損和失效。同時也解決不了壓力與溫度的同點測量問題。為解決同點測量問題，人們試圖將壓力傳感器與溫度傳感器進行合并捆綁，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，測溫與測壓點分離；測溫原件與測點存有間隙，測溫易滯后或測不準。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，抗振強度不夠等等。因此，現(xiàn)有傳感器遠遠滿足不了同點測量和在惡劣條件下測量的高可靠性要求。