CN102288355B - 高温压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明具体为一种高温压力传感器，解决了现有压力传感器由于结构不合理导致其在高温环境隔离失效无法正常工作的问题。包括上端开口的柱状壳体，壳体上端设有带中心孔的上端盖，上端盖下底面设有上部穿入其中心孔的阶梯状上绝热环，上绝热环下表面设有与壳体内侧壁留有间隙且中心开有通孔的热沉体，热沉体上端固定有与其通孔相通且穿过上绝热环的引压管，热沉体与壳体下端内壁之间设有与两者相接触的下绝热环，壳体下端内壁开有凹槽，凹槽内放置有与热沉体通孔相通的压力传感器主体。本发明具有结构合理可靠的优点，满足压力传感器在高温环境下能够进行压力测量的同时也能够长时间工作。

Description

高温压力传感器
技术领域
本发明涉及压力传感器，具体为一种高温压力传感器。
背景技术
目前被广泛应用的压力传感器，多为压阻式压力传感器，即扩散硅压力传感器，其结构的核心部分是一块沿某晶向切割的N型圆形硅膜片，利用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上, 制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线，直接通过硅膜片感受其被测压力。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。在被测压力P作用下，膜片产生应力和应变。因扩散硅压阻式压力传感器依靠PN结实现敏感电阻间的电学隔离，由于硅材料对温度十分敏感，应用于150℃以上的高温环境时，P-N结漏电会大大加剧，致使隔离失效，传感器无法工作。
发明内容
本发明为了解决现有压力传感器由于结构不合理导致其在高温环境隔离失效无法正常工作的问题，提供了一种可工作于高温气流环境下的高温压力传感器。
本发明是采用如下技术方案实现的：高温压力传感器，包括上端开口的柱状壳体，壳体上端设有带中心孔的上端盖，上端盖下底面设有上部穿入其中心孔的阶梯状上绝热环，上绝热环下表面设有与壳体内侧壁留有间隙且中心开有通孔的热沉体，热沉体上端固定有与其通孔相通且穿过上绝热环的引压管，热沉体与壳体下端内壁之间设有与两者相接触的下绝热环，壳体下端内壁开有凹槽，凹槽内放置有与热沉体通孔相通的压力传感器主体。作业时，高温气体压力通过引压管传入壳体内部，上绝热环和下绝热环可以阻止大部分热量向压力传感器核心区域传导，并将部分热量储存在自身结构中；热沉体可以迅速导热，凭借材料的比热容吸收传入的热量，且储存在自身结构中，最终使传感器敏感元件感受到的温度减少，工作环境温度增加，工作时间延长，克服了现有压力传感器由于结构不合理导致其在高温环境隔离失效无法正常工作的问题。
壳体是由不锈钢材料制成的；上绝热环是由微晶云母可加工陶瓷材料制成的；下绝热环是由陶瓷纤维纳米隔热材料制成的。不锈钢具有很好的抗腐蚀性和长期稳定性；微晶云母可加工陶瓷材料具有导热系数小、易加工、耐高温、绝缘抗震等许多优良特性；陶瓷纤维纳米隔热材料导热系数小，可手工打磨，还具有良好的耐高温性和一定的机械强度。
热沉体和引压管均由铜质材料制成，热沉体具有良好的导热性能；引压管具有良好的引压性、耐高温性、可加工性和可焊性。
本发明通过增设引压管、上、下绝热环及热沉体实现引压、隔热和储热功能，使压力传感器能够在高温下长时间工作；引压结构不仅可将高温气体介质引入到结构内部，还具有一定的隔热性和储热性，减少了热量向传感器区域传递；上绝热环能显著减少热量向热沉体传递，减缓热沉体温度上升的速率，延长了传感器的工作时间；下绝热环可减缓热沉体温度传递到底部压力传感器敏感元件，延长传感器在高温环境下的工作时间；具有结构可靠合理的优点，能够满足高温环境下进行压力测量的同时，还能够长时间工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-壳体，2-上端盖，3-上绝热环，4-热沉体，5-引压管，6-下绝热环， 7-压力传感器主体。
具体实施方式
高温压力传感器，包括上端开口的柱状壳体1，壳体1上端设有带中心孔的上端盖2，上端盖2下底面设有上部穿入其中心孔的阶梯状上绝热环3，上绝热环3下表面设有与壳体1内侧壁留有间隙且中心开有通孔的热沉体4，热沉体4上端固定有与其通孔相通且穿过上绝热环3的引压管5，热沉体4与壳体1下端内壁之间设有与两者相接触的下绝热环6，壳体1下端内壁开有凹槽，凹槽内放置有与热沉体4通孔相通的压力传感器主体7。壳体1是由不锈钢材料制成的；上绝热环3是由微晶云母可加工陶瓷材料制成的；下绝热环6是由陶瓷纤维纳米隔热材料制成的；热沉体4和引压管5均由铜质材料制成的。具体实施过程中，壳体1也可以由具有耐高温、抗氧化、抗震动等性能的其它金属陶瓷材料制成；上绝热环3也可以由其它导热系数小于不锈钢、抗冲击、耐高温、绝缘的材料制成；下绝热环6也可以由其它导热系数小、耐高温，易加工、绝热绝缘的材料制成；热沉体4也可以采用易于储热、耐磨损、密度小的材料；引压管5也可以采用易加工、耐高温、耐腐蚀的材料。引压管5下部外壁设有螺纹，热沉体4通孔上部内壁设有引压管5拧入的螺纹；上端盖2和外壳1的连接，通过设置螺孔，用螺钉将上端盖2和外壳1连接固定；外壳1与其内的各部件的相互接触位置均采用高温密封胶密封，或用其它耐高温、密封性好、不会膨胀冷缩的胶状体。

Claims (3)

1.一种高温压力传感器，其特征在于：包括上端开口的柱状壳体（1），壳体（1）上端设有带中心孔的上端盖（2），上端盖（2）下底面设有上部穿入其中心孔的阶梯状上绝热环（3），上绝热环（3）下表面设有与壳体（1）内侧壁留有间隙且中心开有通孔的热沉体（4），热沉体（4）上端固定有与其通孔相通且穿过上绝热环（3）的引压管（5），热沉体（4）与壳体（1）下端内壁之间设有与两者相接触的下绝热环（6），壳体（1）下端内壁开有凹槽，凹槽内放置有与热沉体（4）通孔相通的压力传感器主体（7）。
2.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：壳体（1）是由不锈钢材料制成；上绝热环（3）是由微晶云母可加工陶瓷材料制成；下绝热环（6）是由陶瓷纤维纳米隔热材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的高温压力传感器，其特征在于：热沉体（4）和引压管（5）均由铜质材料制成。
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