CN114112184A - 一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器 - Google Patents

一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器 Download PDF

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CN114112184A CN202111381581.4A CN202111381581A CN114112184A CN 114112184 A CN114112184 A CN 114112184A CN 202111381581 A CN202111381581 A CN 202111381581A CN 114112184 A CN114112184 A CN 114112184A
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Abstract

本发明涉及石英真空传感器技术领域，且公开了一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，它包括叉臂数量n≥3的面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器、可伐合金基座、真空传感器壳体、信封形插板式固定结构、聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫、陶瓷纤维防水密圈、抗污防霉过滤罩、在‑180至+350℃可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽。所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器采用的是(yxtl)‑24°～‑50°/5°～15°切型双转角石英晶体、基波‑面弯曲振动模式，并通过增大臂宽及对各叉臂电极面积进行“海明加权”，增加与真空中残存气体摩擦和质量加载，提升其动态电阻的变化量，改善真空灵敏度、稳定性。

Description

一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器
技术领域
本发明涉及石英真空传感器技术领域，具体为一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器。
背景技术
真空传感器是目前一种技术薄弱，但是颇有应用前景的传感器，在核工业、航空、航天、船舶、半导体工业中颇有市场，例如：核电站需要一种耐辐照、抗高磁场的高精度真空传感器；航空系统的跳伞执行机构、航天领域的超高层大气监测、地表至100Km的探测气球工程等部门急需一种耐机械振动、冲击、压力范围为105～10-3Pa的高稳定真空传感器，可是其现状却不乐观：
现有真空传感器，例如：皮拉尼(Pirani)式、电离式热阴极式、金属隔膜式真空传感器动态范围窄，灵敏度低，响应速度慢，体积大、功耗大，大都不具有耐辐照、抗高磁场特性，此外因为其结构原因导致耐机械振动和冲击能力差，有的使用时还需要加热，不适宜高温下使用，也不能用于易燃、易爆场合特别不适宜飞行器使用，例如飞行高度为100Km的观测火箭，当火箭发射时，包括真空计在内的各种设备将要承受数KHz、数十G加速度的振动和冲击，遗憾的是目前的各种真空传感器在该条件下几乎都不能良好地工作。
目前也有人利用电容微压力传感器敏感真空压力，例如美国ECC型臭氧探空仪中的电容式微压力传感器作为真空传感器使用，在40Km高度时(压力小于为3hPa)，其准确度仅为20％，完全不能满足火箭用真空传感器的要求。可是近年崭露头角的谐振式石英音叉真空传感器(以下简写为RQFVS)却颇吸引人。它的主要类型有两种形式：
1)、单闭端石英音叉式真空压力传感器，例如中国专利CN201710742679.5；
2)、双闭端石英音叉真空压力传感器，例如中国专利CN103940548。
RQFVS按照其工作原理大致可分为两大类：
1)利用其谐振频率f与气体压力F的对应关系制备的频率输出型RQFVS，其灵敏度不高：当气体压力F从10-4Pa变化至100kPa时，其f仅变化几Hz。
2)利用真空中残存气体粘性和质量加载产生的阻尼引起音叉动态电阻Z变化的阻抗型RQFVS，其灵敏度高：当气体压力F从10-4Pa变化至100kPa时，通常Z可从10-2kΩ增加到100kΩ。
目前的RQFVS几乎都是基于气体运输现象的真空传感器。其中，绝大多数是利用弯曲振动模式RQFVS的Z随着F变化之原理工作的。当传感器置于被测真空环境中时，由于受到残存气体粘性和质量加载效应产生的阻尼作用，导致音叉的谐振频率f和Q值(其中，Q值是品质因数，Q值与振动的振幅、Z等参数相关)改变：在气体分子流领域，Z与F成正比，而在气体粘性流领域Z却与F的1/2次方成正比。显然，根据Z与Z0之差，就可以准确地测量出真空度。其中，Z0是固有动态电阻(即在标准真空度下的动态电阻)。
RQFVS的主要优点如下：
(1)众所共知，弯曲振动模式是四大振动工作模式(厚度切变振动、面切变振动、伸缩振动、弯曲振动)中频率最低、寄生信号最少、功耗最低的一种振动模式。因此，大部分RQFVS都是利用弯曲振动模式RQFVS的Z随着F变化之原理工作的。仅利用一枚真空压力敏感元件就可检测105～10-2Pa的中低真空度，其真空压力检测范围高达7个数量级，这是目前问世的各种真空传感器无可比拟的。
(2)体积小，功耗低，因此能够检测微小空间之真空度。
(3)结构简单，机械强度高，抗冲击、耐机械振动能力强。这是电容微压力真空传感器、隔膜真空传感器、热导真空传感器、电离真空传感器等望尘莫及的。
(4)石英真空传感器功耗很低，低至μW数量级。
石英真空传感器工作机制中不涉及电子、离子等的荷电粒子以及磁场粒子的伴随，因此对被测真空系统的影响甚微，颇适宜超低温以及高温环境下的真空监测。
(5)其真空传感器的关键材质是石英，其物理、化学特性稳定，老化特性佳，不仅适宜宽温区的高可靠真空监测，而且还能够胜任含有高活性化学气体的微压、真空压力的检测。
(6)它耐高磁场(10T)，抗核辐照(20万rad)，寿命长，颇适宜核工业、航空、航天、船舶和核潜艇等行业使用。
(7)它对含有不同种类气体的真空压力测量灵敏度不同，因此不仅可以在真空压力检测领域大显身手，而且还能够在微量气体分析系统、气体粘度测定系统中推而广之。遗憾的是目前RQFVS存在以下缺点：
1)灵敏度有待提高
RQFVS的工作原理是利用真空中残存气体粘性和质量加载产生的阻尼导致音叉动态电阻Z变化的阻抗型真空传感器。无论单闭端石英音叉式，例如中国专利CN103940548还是双闭端石英音叉，例如CN103940548都是采用厚度弯曲振动模式，其音叉的叉臂厚度t都比较小，尤其是双闭端石英音叉大都采用湿法刻蚀技术制作，其厚度通常小于0.04～0.10mm。显然，与真空中残存气体的摩擦和阻尼都比较小。提高灵敏度，常规办法方法有三：第一个方法是增加石英音叉的叉臂长度L；这将导致频率降低，为了保持原频率，必须大幅度增加叉臂宽度B，将使石英音叉形体制作的相对误差比率严重劣化，同时也使其工艺难度增大。尤其是受到当前双面曝光设备和石英各向腐蚀工艺技术的限制，提高其灵敏度比较困难。第二个方法是增大叉臂厚度t，可是由于受到石英湿法刻蚀工艺的纵横向腐蚀速率差异大的约束，石英音叉厚度t超过0.12mm时，其侧蚀现象和残岛缺陷严重，明显地影响其敏感特性。第三个方法增加叉臂宽度M，这将导致频率升高，体积增大。为了保持原频率，必须减少叉臂长度L。总之，受到目前工艺设备，特别是双面石英光刻机要求石英光刻机必须同时完成大面积曝光和高分辨率工作，此外，与发达的半导体工艺不同，石英光刻工艺还涉及纯金膜的高分辨刻蚀问题。因此，以常规方法提高灵敏度，其困难重重。
2)量程下限需要拓宽，温度稳定性急需改善
RQFVS的测量下限并不是完全由Z的变化量决定的，还取决于温度的变化、Z0的电噪声以及传感器的使用时间，即所谓的“温飘”和“时飘”。换言之，拓宽工作温度范围的同时还要改善温度稳定性。实验表明，在10～1Pa真空范围内，其(Z-Z0)等于数千欧姆，而真空范围为1Pa～0.1Pa时，则(Z-Z0)却仅为数十欧姆。即随着真空度的提高，(Z-Z0)逐渐变小。遗憾的是，倘若温度在-20～60℃范围改变，那么其Z0可能变化数千欧姆。显然在较高真空范围，Z0的温度误差就上升为主要矛盾。通常，Z0的温度系数为10～20Ω/℃，可是在压力低于102Pa时，温度每变化10℃，其压力误差为几％，而在较高压力下，例如1个大气压下，即使温度变化50℃，其压力误差也仅为1％，如果温度变化100℃，那么其压力误差也仅为2％。不言而喻，高真空范围内温度误差特性的实时补偿技术已成为扩展QRVS量程下限的技术瓶颈。
3)金属电极对Z0特性不良影响的减少与消除
金属电极的材质、膜厚以及其工艺质量将引起音叉质量负载和静态电阻R0的变化，此外电极的吸潮、氧化、腐蚀、老化都能引起其Z0和R0的改变。金/铬薄膜电极，容易吸潮，易被某些活性气体，例如活性氧、氯、氟气氧化或腐蚀，导致Z0和R0变大。实验表明，置于氯、氟气氛的石英音叉，只要1个星期左右的时间，Z0和R0就可能增加1.5～2倍。
4)长期稳定性有待提高
粉尘、油污等杂质进入了石英真空传感器，严重地降低了它的灵敏度、准确度和长期稳定性。遗憾的是现有的石英真空传感器大都没有安装防油污、透气不透灰的被测气体过滤器。
5)标定、维修和换件不方便
目前石英真空敏感谐振器是各种部件中的短板，无论它的时间稳定性和使用寿命都远低于金属结构件，而且现有的石英真空传感器仅追求体积微型化，对于置于其内部的石英真空敏感谐振器的安装结构、布线、焊接等没有充分采取优化设计，因此给石英真空传感器的标定、维修和更换等操作带来很多不便。
显然，现有的石英真空传感器迫切需要提升它的灵敏度，改善其温度稳定性和时间稳定性，加宽它的工作温度范围以及提升其标定、维修和更换器件操作的便利性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，提高其真空测量灵敏度，拓宽现有石英真空传感器的测量范围下限，改善它的温度稳定性和时间稳定性，并且提升石英音叉真空传感器的标定、维修、更换器件操作的便利性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，包括面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器，所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器为叉臂数量n≥3的面弯曲模单片型双开端石英音叉真空敏感谐振器。
所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器包括各自具有多叉臂的第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉，所述第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉在它们自己的基区相互完全重叠或部分重叠，即存在公共重叠基区，由于面弯曲振动模式以及扭曲振动模式的耦合构成的一体化单片结构的双开端音叉式石英谐振器，其工作模式是基波-面弯曲振动模式；
第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉异相振动，第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的各叉臂沿Y'方向的振动相位相反，第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂依次在+Y′方向位移或-Y′方向位移弯曲振动，两者的相位总是相反；
在Z〞轴方向上，第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的其余各叉臂皆以第一枚多叉臂的石英音叉之中央叉臂或第二枚多叉臂的石英音叉之中央叉臂为参照物，依次在-Y′方向或+Y′方向产生位移弯曲振动，而与它们相邻的叉臂则在+Y′方向位移或-Y′方向产生位移弯曲振动，以下各叉臂可以此类推；
设第一组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂的叉臂的宽度为W0，则所述的叉臂W0尺寸最大；以第一组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂为参照物，那么愈远离中央叉臂，其叉臂的激励电极面积愈小，满足海明加权函数，即中央叉臂激励电极面积最大，是海明加权函数的极值点，而位于中央叉臂两侧的叉臂激励电极面积按照海明加权函数的数学表达式比例逐渐减小。
本发明是通过在目前工艺设备允许条件下最大限度地增加叉臂宽度尺寸，并同时适当地增加叉臂长度和厚度，从而能够最大限度地提高音叉叉臂与真空中的残存气体粘性摩擦力和质量加载力，解决目前谐振式石英音叉真空传感器存在的量程不宽、灵敏度不太高之缺点。
根据压电学理论可知，通常同一叉臂尺寸的面弯曲模石英音叉谐振器之工作频率比厚度弯曲模石英音叉谐振器工作频率高20～30％。如果要维持与厚度弯曲模石英音叉谐振器相同的工作频率，那么在同样的工艺条件下，其音叉的臂长可以加工得很长，至少能够达到为常规厚度弯曲模石英音叉谐振器尺寸的1.3～1.5倍，其厚度也可以达到常规尺寸的1.5～2倍，它的叉宽甚至可以为常规尺寸的数倍以上。因此，在相同的工作频率条件下，采用面弯曲模工作能够最大限度地增大每枚音叉臂与真空中的残存气体摩擦的表面面积，提升音叉与真空中的残存气体之粘性摩擦力和质量加载力，从而能够大幅度地改善了传感器的真空灵敏度，并且还能够绕过目前行业内难以克服的某些工艺难点，提高成品率。
面弯曲振动模石英音叉谐振器与传统的厚度弯曲模石英音叉谐振器是一对孪生兄弟，石英音叉的厚度弯曲工作模式，在传感器行业已经崭露头角多年，目前已经商品化，例如单闭端谐振式石英音叉温度传感器、双闭端石英音叉压力传感器等。遗憾的是利用面弯曲振动模石英音叉谐振器的传感器技术却进展迟缓，至今很少有人问津，主要是它存在难以克服的下述缺点：
(1)面弯曲振动模石英音叉谐振器的形体及其激励电极结构复杂，众所共知，厚度弯曲振动模激励电极通常设置在第一枚叉臂的两个主表面上，并且第一枚叉臂的激励电极与相邻的第二枚叉臂的两侧面激励电极在电学上相连，以便使它们保持同一电位。设置在第一枚叉臂的两侧面激励电极应与相邻的第二枚叉臂的两主表面激励电极在电学上与相连，也是为了保证它们为同一电位。该电极结构能够确保相邻的两叉臂电极所激励的电场异相，从而两叉臂异相弯曲振动，向其基区耗散的振动能量很低，动态电阻较小。遗憾的是采用面弯曲振动模的石英音叉谐振器的形体结构和激励电极结构却要比所述的厚度弯曲振动模情况复杂得多：
根据压电学原理可知，面弯曲振动模式产生的充分必要条件除了石英晶体切型可以允许面弯曲振动模式激励和传播条件之外，它的激励电极结构必须能够使其叉臂在宽度方向的一半的晶体区域内发生拉伸变形的同时，而在其叉臂宽度方向的另一半晶体区域内能够产生压缩变形。换言之，在以其叉臂宽度中心线为对称轴的两个1/2的晶体区域内能够分别同时发生拉伸变形和压缩变形。显然，面弯曲振动模石英音叉谐振器的金属激励电极必须设置在叉臂的两主工作面内，并且应满足下述条件：
该金属激励电极应是两列独立结构，并且两列电极应该是并行的，即在石英晶体的上下表面至少具备四电极结构，以便其叉臂在沿着晶体电轴x方向区域范围内能够产生大小相等、方向相反的激励电场±E1。此外，在其叉臂侧面还要制备金属连接电极，从而能够有效地利用石英晶体的压电常数d”12和弹性柔顺常数s′22的作用，激励出面弯曲振动模式信号。其频率-温度特性曲线为抛物线状。它不仅取决于使用的石英晶体切型，而且还与音叉叉臂宽度/长度之比值相关。其设计方法和制备工艺复杂，成品率低。
(2)如果面弯曲模振动模石英音叉谐振器仍然采用目前惯用的石英晶体音叉切型，即(zyt)0～5，那么面弯曲模振动模石英音叉谐振器的温度系数将比较大，并且在较宽温区范围内几乎皆为负值。倘若想要获得零温度系数或从负值变成正值，那么困难重重。换言之，采用常规的(zyt)￠石英晶体音叉的单转角切型的面弯曲振动模式石英音叉谐振器不具有零温度系数特性，真空其频率-温度稳定性与阻抗-温度稳定性欠佳。因而，要想开发成功采用面弯曲振动模的石英音叉的谐振式传感器，必须探索新的双转角石英晶体音叉切型。
显然，为了使采用面弯曲振动模的石英音叉能够在石英真空传感器舞台上崭露头脚，异军突起，必须对面弯曲模石英真空敏感谐振器动大手术，例如，在石英晶体音叉切型、音叉的形体结构、激励电极结构、制备工艺以及石英音叉真空敏感谐振器的外围装置结构等方面进行创新。遗憾的是目前还没有见到对面弯曲振动模石英音叉大动干戈，并使面弯曲模石英真空敏感谐振器面貌一新的产品面世，也没有与面弯曲模石英音叉真空传感器相关的创新论文发表以及相关信息的报导。
为了最大限度地增大每枚音叉臂与真空中的残存气体接触的表面面积，从而能够提升音叉与真空中的残存气体粘性摩擦力和质量加载力，改善了传感器的真空灵敏度，本发明提出了两种多叉臂面弯曲模石英音叉真空敏感谐振器，即单片型面弯曲模双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器以及单片型面弯曲模的双组开端-闭端的多叉臂石英音叉真空敏感谐振器。
根据压电学原理可知，多叉臂双开端音叉式石英谐振器与真空中的残存气体接触的表面面积远大于常规的二叉臂单闭端音叉式石英谐振器，从而能够大幅度地提升音叉与真空中残存气体的粘性摩擦力和质量加载力，改善了传感器的真空灵敏度。实验表明，其Q值(品质因数)也比常规的二叉臂单闭端音叉式石英谐振器高得多。与常规二叉臂单闭端音叉式石英真空敏感谐振器相比，单片型面弯曲模双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器以及单片型面弯曲模的双组开端-闭端的多叉臂石英音叉真空敏感谐振器之Q值和真空灵敏度能够提高3倍以上。
上述方案进一步可选的，所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器设置于一体化真空敏感谐振器封装部件内，所述一体化真空敏感谐振器封装部件包括两端侧壁有一对条形槽的石英真空敏感谐振器管座、设置于石英真空敏感谐振器管座底部的第一管脚、第二管脚和第三管脚以及设置于石英真空敏感谐振器管座上部的石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩；
所述第一支撑梁和第二支撑梁分别置入石英真空敏感谐振器管座侧壁的第一条形槽和第二条形槽中，并填入低熔点玻璃料，利用烧结工艺依次形成了第一低熔点玻璃粉料封接区和第二低熔点玻璃粉料封接区，使第一支撑梁和第二支撑梁分别固定在石英真空敏感谐振器管座侧壁上的第一条形槽、第二条形槽内；
所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器公共重叠基区左侧和右侧依次设置了第一支撑梁和第二支撑梁，第一支撑梁和第二支撑梁的厚度与公共重叠基区的厚度相等，而其宽度尺寸F等于公共重叠基区宽度尺寸B的0.1～0.8倍，即F＝(0.1～0.8)B；
所述第一支撑梁上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第一金属汇流条和第二金属汇流条；所述第二支撑梁上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第三金属汇流条和第四金属汇流条。所述第一金属汇流条与第一管脚电连接，所述第三金属汇流条与第三管脚电连接，所述第二金属汇流条和第四金属汇流条都与第二管脚电连接，并与公共地线相连。
上述方案进一步可选的，所述第一支撑梁、第二支撑梁、面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器都是采用石英晶体双转角新切型。
上述方案进一步可选的，所述第一低熔点玻璃粉料封接区和第二低熔点玻璃粉料封接区的低熔点玻璃粉料是由非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末、硅锌矿粉末、硅酸锆粉末、氧化锌粉末、氧化铬粉末构成，其化学组分(重量比)如下：
非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末：硅锌矿粉末：硅酸锆粉末：氧化锌粉末：氧化铬粉末＝(40～75％)：(2～20％):(10～25％)：(0.5～30％)：(0.1～10％)，其中，氧化锌粉末和氧化铬粉末的粒度为6000～8000目。
上述方案进一步可选的，本发明的石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩是一种高效低阻力气体多层过滤器。它是为了满足航天飞船载人舱、制药、医疗、船舶、半导体工业、科研部门等的防霉、抗菌、抵制污染要求而装备的，所述石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩由第一层过滤元和第二层过滤元构成：
第一层过滤元位于石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩的最外层，它由有机多孔基片以及设置在其外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜组成，
所述的有机多孔基片是由抗霉特性佳、不产生静电的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布经过再改性处理构成的低密度有机多孔基片，其厚度为0.10～0.5mm，利用水流体进行比拟测量，在250mm/sec条件下，其压力损失为0～0.3mm水柱；
在有机多孔基片外表面上制备了铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的抗菌防霉过滤膜，它的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的化学组分(重量比)如下：
铬的含量为5～10％，硫化铜的含量为40～70％，锡含量为15～20％，磷酸三钙25～35，铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜是利用射频溅射工艺和/或丝网印刷厚膜工艺制作的；每单位面积有机多孔基片外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙的含量为0.04～0.6mg/mm2；
第二层过滤元是由不产生静电的难燃的醋酸纤维素有机纤维层与有机热塑性树脂材料—隔热保温特性优良的自交联型丙烯酸酯共聚物复合而成的多孔过滤膜，第二层过滤元是在所述醋酸纤维素纤维层表面上制备了自交联型丙烯酸酯共聚物层构成的，自交联型丙烯酸酯共聚物与改性的醋酸纤维素的化学组分(重量比)是15％～25％：85％～75％，是采用单面涂覆或单面高压喷涂工艺制作的：
在醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的上表面涂覆或利用高压喷涂法喷涂多层自交联型丙烯酸酯共聚物层溶液，而它的下表面却不用涂覆或喷涂，把没有自交联型丙烯酸酯共聚物的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的下表面与第一层过滤元没有铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜抗菌防霉过滤层的有机多孔基片表面准确地贴合在一起，加压、加温(60～80℃),6h处理，然后缓慢降温至常温。
上述方案进一步可选的，所述一体化真空敏感谐振器封装部件设置于真空传感器壳体内，所述石英真空敏感谐振器管座装配在石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘上，所述真空传感器壳体内设有环状突起隔离壁，所述环状突起隔离壁中央区周边设有用于装配石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘的信封形插拔式固定结构；
所述真空传感器壳体的顶部安装有-180至+350℃范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽，所述真空传感器壳体的下部内壁连接有可伐合金基座，所述可伐合金基座内设有可伐合金—玻璃引线底盘，所述可伐合金—玻璃引线底盘内设有第一引线管脚、第二引线管脚和第三引线管脚所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的第一管脚、第二管脚和第三管脚可通过石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘的通孔与可伐合金—玻璃引线底盘的第一引线管脚、第二引线管脚、第三引线管脚以及外电路相连。
本发明的-180至+350℃温度范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽是一种利用石墨烯、硼硅酸盐玻璃粉料、硅酸铝纤维、沸石粉末、阿拉伯树脂胶、316L型不锈钢粉、氟化钠、导电金浆、TiO2光催化剂等材料制备的一种导电型多孔陶瓷净化过滤器。其化学组分(重量比)如下：
石墨烯20％：硅酸铝纤维24％：硼硅酸盐玻璃粉料15％：沸石粉末14％：甲级纤维素4％：阿拉伯树脂胶8％：316L型不锈钢粉10％：氟化钠5％。
其烧结温度为950～1450℃，2～4h，通常在氮气气氛下烧结。然后在陶瓷过滤帽陶瓷毛坯内、外表面分别涂覆导电金浆，经烧结和冷却后，利用储能焊技术在其内、外表面后焊上导电引线。优选地，在它们的表面再涂覆一层或多层TiO2光催化剂。
-180至+350℃范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽采用的是一种具有盲孔的圆筒状导电型多孔陶瓷净化过滤帽，即它的一端封闭，而另一端为开孔的中空型的圆筒状导电型多孔陶瓷净化过滤器。在其内、外壁分别制备由导电金浆烧结而成的多孔金电极。在其表面再喷涂的一层TiO2光催化剂薄膜。在-180至+350℃范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽10的开口端设置了内螺纹，可与面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器20的真空传感器壳体5的外螺纹配合使用。如果在两者之间涂覆一层高温无机胶，则可实现气密封装。
优选地，具有盲孔的圆筒状导电型多孔陶瓷净化过滤帽内、外壁之间的体电阻率为2Ω·cm～150Ω·cm。该圆筒型导电陶瓷过滤帽内部的平均气孔尺寸为3～300μm，气孔率为40％～60％。
需要强调的，当中空型的圆筒状导电型多孔陶瓷净化过滤帽表面上喷涂的TiO2光催化剂薄膜受到紫外线、小波长的可见光照射时，能够自动分解某些污染物并清除之。显然，所述的-180至+350℃温度范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽还具有一种无功耗自恢复、自净化的附加功能。该附加功能与其高温自清洗功能的迭加，将进一步提升和改善了它的自恢复、自净化的防尘、抗油污能力。
优选地，利用激光焊接法使-180至+350℃温度范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽金电极与加热电源、单片计算机的导线相连，可实现实时智能控制。单片计算机利用其传感系统软、硬件，根据可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤表面复数阻抗之检测值，实时启动加热清洗程序。当可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽表面被水汽、油污、灰尘等污染时，单片计算机能够发出指令，电源开始加热清洗。当其表面复数阻抗值达到正常值时，逐渐冷却，从而实现了自恢复、自净化操作的智能化。
上述方案进一步可选的，所述环状突起隔离壁和可伐合金基座之间设有聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫和陶瓷纤维防水密封圈；
所述聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫是一种内部具有有机斥水剂的以氟树脂包裹的密封垫片，其制备方法如下：
对经过特殊处理的聚四氟乙烯多孔环状片与膨胀石墨环状片进行相间的叠合，加压、加温后，再把该叠加体置于有机斥水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸泡48h后,再放在恒温恒湿箱内(40℃、50％RH)干燥96h，降到常温后，在该叠加体外面再包裹一层聚四氟乙烯树脂薄膜，在聚四氟乙烯树脂薄膜的内表面涂覆了一种聚四氟乙烯树脂胶；
膨胀石墨抛弃了使用硫酸的传统处理工艺，因此不用担心硫化物的污染。该聚四氟乙烯组合密封垫可在-100至+250℃、5MPa的压力条件下长期使用。
上述方案进一步可选的，所述陶瓷纤维防水密封圈是一种以氧化铝陶瓷纤维为骨材，外加电气石、蒙脱土、石英砂、水玻璃、氟化钠粉末为基材利用陶瓷烧结工艺制备的一种内部具有大量不连续微孔的远红外陶瓷烧结体，把此烧结体置于无机阻水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸8h后,再放在马弗炉内(230℃～250℃)干燥1h，最后外部涂有一层玻璃釉，在750℃～820℃烧结4h；
陶瓷纤维防水密封圈的主要特点是工作温区宽、抗磨、耐老化，弹性适宜，并有4～12μm的远红外线放出，适当地驱赶潮气，密封效果优异。
利用聚四氟乙烯膨胀石墨组合斥水密封垫、陶瓷纤维防水密封圈的配合解决了宽温区、高真空的密封难题，传统的密封圈和真空脂密封法密封效果差，温区窄，还具有某些化学污染
本发明的使用的有机斥水剂，它是一种以苯基甲基硅氧烷二聚物为主溶质，以苯基硅氧烷二聚物为副溶质，以1，2-氯乙烷和乙酸丁酯的混合液为溶剂的一种有机斥水剂。其化学组分(重量比)如下：
苯基甲基硅氧烷二聚物：苯基硅氧烷二聚物：1，2-氯乙烷：乙酸丁酯＝38％：11％：28％：23％。
上述方案进一步可选的，所述可伐合金基座装配在石英真空变送器壳体的前端。
与现有技术相比，本发明提供了一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，具备以下有益效果：
在国际上首次提出一种采用面弯曲模双耦合多臂的单片式石英音叉真空传感器，并公布了其中的一些关键技术，它拓宽了RQFVS真空量程范围，提高了其真空测量灵敏度，改善了其温度稳定性和时间稳定性，并且给其标定、维修和更换器件等操作带来了便利。
本发明没有采用经典的厚度弯曲模作为石英音叉真空敏感谐振器工作模式，而是采用模式的更换，并在国际首次把面弯曲模作为石英音叉真空敏感谐振器工作模式。其意义深远，不仅最大限度地强化了与真空中的残存气体摩擦和质量加载，而且把常规石英音叉要求高精密加工叉臂的宽度尺寸的令人头痛的工艺问题转换为厚度尺寸的加工方面问题。然而目前各国的石英音叉厚度尺寸加工技术极其成熟，其加工精度甚至可高达纳米级水平，从而绕过当前的难点，柳暗花明又一村，解决了石英音叉真空传感器存在的一大难题。
为了最大限度地增大每枚音叉臂与真空中的残存气体接触的表面面积，从而能够提升音叉与真空中的残存气体粘性摩擦力和质量加载力，改善了传感器的真空灵敏度，本发明设计和制备了面弯曲模多叉臂双开端音叉式石英谐振器以及面弯曲模多叉臂双组单开端—双闭端的模式耦合石英音叉谐振器。
实验表明，面弯曲模多叉臂双开端音叉式石英谐振器或面弯曲模多叉臂双组单开端—双闭端的模式耦合石英音叉谐振器之Q值和真空灵敏度能够提高3倍以上。每组多叉臂石英音叉谐振器的叉臂设计成双开端音叉结构或单开端—双闭端的模式耦合音叉结构。那么单片式面弯曲模耦合的多叉臂石英音叉真空传感器的真空灵敏度至少要提高6倍以上，而后者，即单开端—双闭端的模式耦合石英音叉真空传感器的真空灵敏度至少要提高6.5倍以上。
采用同一叉臂尺寸的面弯曲模石英音叉谐振器工作频率通常比厚度弯曲模石英音叉谐振器工作频率高20～30％。如果要维持与厚度弯曲模石英音叉谐振器相同的工作频率，那么与惯用的厚度弯曲模石英音叉谐振器相比，在同样的工艺条件下，其音叉的臂长可以加工得很长，至少能够达到为常规尺寸的2倍以上，其厚度也可以达到常规尺寸的1.5～2倍，其叉宽宽度甚至可以为常规尺寸的数倍以上。因此，在相同的工作频率条件下，本发明能够最大限度地增大每枚音叉臂与真空中的残存气体接触的表面面积，从而能够提升音叉与真空中的残存气体粘性摩擦力和质量加载力，改善了传感器的真空灵敏度，并且还能够绕过某些工艺难点，提高成品率。从而使谐振式石英音叉真空传感器特性跃上新台阶，解决了该行业存在的老大难问题。
使一枚椭圆柱形石英晶体条棒穿过设置在面弯曲模石英音叉谐振器基区的通孔后，再把该椭圆柱形石英晶体条棒的两端置入石英真空敏感谐振器管座侧壁的第一条形槽、第二条形槽中，并在椭圆柱形石英晶体条棒与基区通孔侧壁之间填满低熔点玻璃料，构成第三低熔点玻璃粉料封接区；在椭圆柱形石英晶体条棒的两端与石英真空敏感谐振器管座侧壁的第一条形槽、第二条形槽间隙之间填满低熔点玻璃料，构成第一低熔点玻璃粉料封接区和第二低熔点玻璃粉料封接区。第一低熔点玻璃粉料封接区、第二低熔点玻璃粉料封接区和第三低熔点玻璃粉料封接区的热膨胀系数与(yxtl)-24°～-50°/5°～15°切型石英晶体±Y′轴(机械轴)方向的热膨胀系数、音叉形体公共基区的热膨胀系数比较匹配，此外第三低熔点玻璃粉料封接区、第一低熔点玻璃粉料封接区295和第二低熔点玻璃粉料封接区的声阻抗与(yxtl)-24°～-50°/5°～15°切型石英晶体的声阻抗比较匹配。增强了弯曲振动模式、扭曲振动模式振动传播的阻尼，从而降低了弯曲振动模式、扭曲振动模式振动能量泄露，因此该方案不仅解决了面弯曲模多叉臂双开端音叉式石英谐振器或面弯曲模多叉臂双组单开端—双闭端的模式耦合石英音叉谐振器的支撑机构难题，而且还能够缩小基区面积，提升Q值，改善了敏感真空的灵敏度。
本发明的第一组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂的激励电极为参照物，愈远离中央叉臂，其激励电极的面积愈小，符合海明加权函数的要求。该方案不仅能够有效地调整激励电场的激励电场相位、幅度，修正叉臂工艺加工误差所带来激励电场不均衡度、质量加载平衡度，提升音叉式石英谐振器的Q值，改善真空度灵敏度，而且还能够调整激励电场的分布，减少静态电容，还可以降低各个叉臂的在基区的弯曲应变和扭曲力矩，减少振动能量的漏泄，提升Q值，改善传感器的稳定度。
本发明“利用环状突起隔离壁把不锈钢壳体内部分成两大部分。上半部分是用来装备一体化真空传感器的封装部件的，下半部分是用于一体化真空传感器封装部件的外引线的装配。所述的结构便于拆卸、焊接或更换一体化真空传感器的封装部件。真空传感器的使用经验表明，一体化真空传感器的封装部件与周边部件的连接必须便于拆卸、安装，并且不能相互产生干扰。显然，环状突起隔离壁及其连接结构给石英真空传感器的标定、维修和石英真空敏感谐振器的更换带来方便。
本发明的聚四氟乙烯密封垫是一种包有氟树脂的密封垫片，耐疲劳特性佳，可在较宽的温度范围内使用，并且使用时无需过大的紧固力即可满足密封要求，使用寿命长。该聚四氟乙烯密封垫可在-200～250℃温度范围耐5MPa的压力条件下使用。
本发明的在-180至+350℃温度范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽的体电阻率为130Ω·cm～150Ω·cm，它的平均气孔尺寸为3～300μm，气孔率为40％～60％。需要强调的，该中空型的圆筒状导电型多孔陶瓷净化过滤器包含有TiO2光催化剂成分。因此当受到紫外线、小波长的可见光照射时，能够自动清除、分解某些污染物。显然，所述的在-180至+350℃温度范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽还具有一种无功耗自恢复、自净化的附加功能。该附加功能与其高温自清洗功能的迭加进一步提升和改善了可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽的特性。
面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器不仅显著地提升了真空灵敏度，而且增加了调整面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的质量重心、弯曲振动模与扭曲振动模以及弯曲力矩、扭曲力矩迭加的节点措施的自由度，减少了对石英晶体湿法刻蚀工艺以及石英晶体干法刻蚀技术的苛刻要求，降低了生产成本。
实验结果表明，本发明的面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，与常规的石英真空传感器相比，其真空测量灵敏度可以提高一个数量级左右，可达到8x10-4～5x10-3，其测量范围下限也加宽，可达到10-4，它的温度稳定性和时间稳定性有所提升，此外明显地改善了石英音叉真空传感器的标定、维修、更换器件操作的方便性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器沿着石英晶片主表面方向结构的纵剖面示意图；
图2为本发明的实施例一的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2结构示意图；
图3为本发明的实施例二的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2结构示意图；
图4为本发明真空传感器实施例真空敏感谐振器使用的石英晶体双转角(yxtl)-24°～-50°/5°～15°切型之示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1、图2和图4所示，一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，包括面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2，其特征在于：面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2为叉臂数量n≥3的面弯曲模单片型双开端石英音叉真空敏感谐振器；
面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2包括各自具有多叉臂的第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81，第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81在它们自己的基区相互完全重叠或部分重叠，即存在公共重叠基区67，由于面弯曲振动模式以及扭曲振动模式的耦合构成的一体化单片结构的双开端音叉式石英谐振器，其工作模式是基波-面弯曲振动模式；
第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81异相振动，第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的各叉臂沿Y'方向的振动相位相反，第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81之中央叉臂依次在+Y′方向位移或-Y′方向位移弯曲振动，两者的相位总是相反；
在Z〞轴方向上，第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的其余各叉臂皆以第一枚多叉臂的石英音叉61之中央叉臂或第二枚多叉臂的石英音叉81之中央叉臂为参照物，依次在-Y′方向或+Y′方向产生位移弯曲振动，而与它们相邻的叉臂则在+Y′方向位移或-Y′方向产生位移弯曲振动，以下各叉臂可以此类推；
设第一组多叉臂的单闭端石英音叉61之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉81之中央叉臂的叉臂的宽度为W0，则的叉臂W0尺寸最大；以第一组多叉臂的单闭端石英音叉61之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉81之中央叉臂为参照物，那么愈远离中央叉臂，其叉臂的激励电极面积(电极的长度、宽度)愈小，满足海明加权函数，即中央叉臂激励电极面积最大，是海明加权函数的极值点，而位于中央叉臂两侧的叉臂激励电极面积按照海明加权函数的数学表达式比例逐渐减小。该海明加权函数的数学表达式如下：
Figure BDA0003365808830000201
式中，W(t)是每枚叉臂的激励电极面积；t代表叉臂枚数的顺序位置，t≥0，即第0枚、第1枚、第2枚﹍﹎；T是第一组多叉臂的单闭端石英音叉61或第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的总叉臂的激励电极面积；π是圆周率。
W0≥Wn≥Wn-1≥Wn-2﹍﹎≥W2≥W1，从而叉臂的激励电极面积从中央向左、右两侧是逐渐减小，并且上下两枚音叉式石英谐振器的激励电极的相位相反，该方案不仅能够有效地调整激励电极的激励电场相位、幅度，修正叉臂工艺加工误差所带来激励电场不均衡度、质量加载平衡度，提升音叉式石英谐振器的Q值，改善真空度灵敏度，而且还能够调整激励电场的分布，减少静态电容，此外还可以降低各个叉臂的在基区的弯曲应变和扭曲力矩，减少振动能量的漏泄，提升Q值，改善传感器的稳定度。
请参阅图2所示，面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2设置于一体化真空敏感谐振器封装部件1内，一体化真空敏感谐振器封装部件1包括两端侧壁有一对条形槽，即第一条形槽19a和第二条形槽19b的石英真空敏感谐振器管座12、设置于石英真空敏感谐振器管座12底部的第一管脚13、第二管脚14和第三管脚15以及设置于石英真空敏感谐振器管座12上部的石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩8；
石英真空敏感谐振器管座12包括一体结构的可伐合金—玻璃管座底盘20和科伐合金侧壁21，科伐合金侧壁21位于可伐合金—玻璃管座底盘20之上。科伐合金侧壁21之高度必须大于可伐合金—玻璃管座底盘20的高度，此外，科伐合金侧壁21具有一对条形槽，即第一条形槽19a和第二条形槽19b，第一条形槽19a与第二条形槽19b相对设置，并且位于科伐合金侧壁21同一个横断面直径的两端。
第一支撑梁11a和第二支撑梁11b分别置入石英真空敏感谐振器管座12侧壁的第一条形槽19a和第二条形槽19b中，并填入低熔点玻璃料，利用烧结工艺依次形成了第一低熔点玻璃粉料封接区295和第二低熔点玻璃粉料封接区296，使第一支撑梁11a和第二支撑梁11b分别固定在石英真空敏感谐振器管座12侧壁上的第一条形槽19a、第二条形槽19b内；
面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2的公共重叠基区67左侧和右侧依次设置了第一支撑梁11a和第二支撑梁11b，第一支撑梁11a和第二支撑梁11b的厚度与公共重叠基区67的厚度相等，而其宽度尺寸F等于公共重叠基区67宽度尺寸B的0.1～0.8倍，即F＝(0.1～0.8)B；
第一支撑梁11a上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第一金属汇流条101a和第二金属汇流条101b；第二支撑梁11b上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第三金属汇流条101c和第四金属汇流条101d。第一金属汇流条101a与第一管脚13电连接，第三金属汇流条101c与第三管脚15电连接，第二金属汇流条101b和第四金属汇流条101d都与第二管脚14电连接，并与公共地线相连。
第一支撑梁11a、第二支撑梁11b、面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2都是采用石英晶体双转角新切型，即(yxtl)-24°～-50°/5°～15°切型石英晶体；它的第一个字母y代表石英晶片原始位置的厚度方向，第二个字母x代表石英晶片原始位置的长度方向，第三个字母t和第四个字母l以及角度-24°～-50°/5°～15°表示石英晶片首先绕厚度t，顺时针方向旋转24°～50°后，再绕长度l，逆时针方向旋转5°～15°。
面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器工作模式是基波-面弯曲振动模式，为了使面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的能够以面弯曲振动模式工作，并抑制其它振动模式，其关键有二：
(1)适宜面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的石英晶体新切型的寻找，
(2)能够持续激励面弯曲振动模式的金属电极结构的制备。
本发明首次在面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器中使用了高效地激励和传播面弯曲振动模式的石英晶体双转角新切型，即(yxtl)-24°～-50°/5°～15°石英晶体切型。它的开发及其在面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器中的应用是本发明的另一项技术特征。
双转角(yxtl)-24°～-50°/5°～15°切型石英晶体的切割方位示意图可以参见图4。它的第一个字母y代表石英晶片原始位置的厚度方向，第二个字母x代表石英晶片原始位置的长度方向，第三个字母t和第四个字母l以及角度-24°～-50°/5°～15°表示石英晶片首先绕厚度t，顺时针方向旋转24°～50°后，再绕长度l，沿着逆时针方向旋转5°～15°。
为了使面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器能够采用面弯曲振动模式稳定地工作，换言之，为了降低和消除其它振动模式，例如扭曲振动模式、轮廓振动模式与面弯曲模的耦合干扰以及由于各个叉臂扭曲力矩所产生的振动能量泄露导致的Q值降低，本发明的第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的各叉臂对于基区不是轴对称，而是中心对称，使得第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的各叉臂异相振动：
第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的各叉臂沿Y、方向的振动相位相反。第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂依次在+Y′、方向位移或-Y′方向位移弯曲振动，两者总是相位相反；并且在Z〞轴方向上，第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的其余各叉臂皆以第一组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂为参照物，依次在-Y′方向或+Y′方向产生位移弯曲振动，而与它们相邻的叉臂则在+Y′方向位移或-Y′方向产生位移弯曲振动。以下各叉臂可以此类推。
本发明的第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉之中央叉臂的激励电极为参照物，愈远离中央叉臂，其激励电极的面积愈小，符合海明加权函数的要求。该方案不仅能够有效地调整激励电场的激励电场相位、幅度，修正叉臂工艺加工误差所带来激励电场不均衡度、质量加载平衡度，提升音叉式石英谐振器的Q值，改善真空度灵敏度，而且还能够调整激励电场的分布，减少静态电容，还可以降低各个叉臂的在基区的弯曲应变和扭曲力矩，减少振动能量的漏泄，提升Q值，改善传感器的稳定度。
本发明的面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器设计成基波面弯曲振动模式工作，从而导致石英音叉真空敏感谐振器的各枚叉臂的弯曲振动方向都是沿着石英晶体的±Y′轴(机械轴)方向，恰好面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器之各个叉臂表面在±Y′轴(机械轴)方向的面积是最大的，各枚叉臂与被敏感的真空器具内的残存气体接触面积最大，它们弯曲振动时受到的阻尼和加载的影响也最强，音叉的动态电阻Z变化量最大，因此显著地提升了面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的真空灵敏度，同时也为扩展真空检测的下限奠定了基础。
根据材料力学和理论力学知识可知，在第一组多叉臂的石英音叉基区和第二组多叉臂的石英音叉基区相互重叠或部分重叠区域将发生各叉臂在它的基区内产生的弯曲应变以及各叉臂在基区附近将形成的扭曲力矩，并且相互迭加。为了使各叉臂在它的基区内产生的弯曲应变不传递出去，并使各叉臂在它的基区内产生的扭曲力矩相互抵消，本发明采用的方案有二：
(1)设计和调整第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的音叉形体，特别是位于第一组多叉臂的石英音叉中央的中央叉臂臂宽为W0以及位于第二组多叉臂的石英音叉中央的中央臂宽为W0的臂长、开端臂宽和壁厚参数，从而使面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的质量重心以及弯曲振动模与扭曲振动模以及弯曲力矩、扭曲力矩迭加的节点(残余弯曲应力、扭曲力矩相互迭加为零之处)重合或基本重合，并且以该节点作为面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器的物理支撑点然后安装在置于一体化真空传感器的封装部件内部。
它不仅能够消除音叉谐振能量的外泄，还能够缩小音叉的基区面积，改善Q值，减少工艺难度，降低成本。从而最大限度地发挥面弯曲模的优点，扬长避短，赋予新特点，提升其真空敏感灵敏度，消除音叉谐振能量的外泄，改善Q值，还能够缩小音叉的基区面积，减少工艺难度，降低成本。
(2)请参阅图2所示，在第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉相互完全重叠或部分重叠的公共重叠基区设置下述的盲孔、通孔以便消除或减轻弯曲应变、扭曲力矩：
在第一组多叉臂的石英音叉中央的臂宽为W0的中央叉臂和第二组多叉臂的石英音叉中央的臂宽为W0的中央叉臂之间设置了长方形通孔201，并且长方形通孔201至少其中的一条边尺寸等于W0；此外，在沿Z〃轴(光轴)方向在第一组多叉臂的石英音叉基区和第二组多叉臂的石英音叉基区的公共重叠基区67内，除了臂宽为W的中央叉臂外，在位于第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的上表面分别在每枚叉臂中心线上制备第一圆形上盲槽202a、第二圆形上盲槽202b、第三圆形上盲槽202c、第四圆形上盲槽202d、第n圆形上盲槽202n，并且在位于第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉的下表面分别在每枚叉臂中心线上制备第一圆形下盲槽203a、第二圆形下盲槽203b、第三圆形下盲槽203c、第四圆形下盲槽203d、第n圆形下盲槽203n，必须保证第一圆形上盲槽202a、第二圆形上盲槽202b、第三圆形上盲槽202c、第四圆形上盲槽202d和第n圆形上盲槽202n与第一圆形下盲槽203a、第二圆形下盲槽203b、第三圆形下盲槽203c、第四圆形下盲槽203d和第n圆形下盲槽203n关于第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉晶片81厚度方向(晶体Y′轴)中心面对称。即它们皆关于第一组多叉臂的石英音叉基区和第二组多叉臂的石英音叉基区的X面对称。第一圆形上盲槽202a、第二圆形上盲槽202b、第三圆形上盲槽202c、第四圆形上盲槽202d、第n圆形上盲槽202n、第一圆形下盲槽203a、第二圆形下盲槽203b、第三圆形下盲槽203c、第四圆形下盲槽203d和第n圆形下盲槽203n的直径应等于或大于所在位置对应叉臂宽度尺寸。当然，圆形盲槽也可以为椭圆形盲槽，并且它的长轴或短轴尺寸中至少有一种应等于或大于所在位置对应叉臂宽度尺寸。
本发明制备通孔和盲孔的目的是不降低第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81机械强度的前提情况下，减少第一组多叉臂的单闭端石英音叉和第二组多叉臂的单闭端石英音叉之间的面弯曲振动耦合，并且提升了从石英音叉真空传感器可伐合金基座、支撑梁传入的机械振动、冲击的抑制，消除音叉谐振能量的外泄，提高了稳定性。
第一低熔点玻璃粉料封接区295和第二低熔点玻璃粉料封接区296的低熔点玻璃粉料是由非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末、硅锌矿粉末、硅酸锆粉末、氧化锌粉末、氧化铬粉末构成，其化学组分(重量比)如下：
非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末：硅锌矿粉末：硅酸锆粉末：氧化锌粉末：氧化铬粉末＝(40～75％)：(2～20％):(10～25％)：(0.5～30％)：(0.1～10％)，其中，氧化锌粉末和氧化铬粉末的粒度为6000～8000目。
石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩8由第一层过滤元和第二层过滤元构成：
第一层过滤元位于石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩8的最外层，它由有机多孔基片以及设置在其外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜组成，
的有机多孔基片是由抗霉特性佳、不产生静电的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布经过再改性处理构成的低密度有机多孔基片，其厚度为0.10～0.5mm，利用水流体进行比拟测量，在250mm/sec条件下，其压力损失为0～0.3mm水柱；
在有机多孔基片外表面上制备了铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的抗菌防霉过滤膜，它的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的化学组分(重量比)如下：
铬的含量为5～10％，硫化铜的含量为40～70％，锡含量为15～20％，磷酸三钙25～35，铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜是利用射频溅射工艺和/或丝网印刷厚膜工艺制作的；每单位面积有机多孔基片外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙的含量为0.04～0.6mg/mm2；
第二层过滤元是由不产生静电的难燃的醋酸纤维素有机纤维层与有机热塑性树脂材料—隔热保温特性优良的自交联型丙烯酸酯共聚物复合而成的多孔过滤膜，第二层过滤元是在醋酸纤维素纤维层表面上制备了自交联型丙烯酸酯共聚物层构成的，自交联型丙烯酸酯共聚物与改性的醋酸纤维素的化学组分(重量比)是15％～25％：85％～75％，是采用单面涂覆或单面高压喷涂工艺制作的：
在醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的上表面涂覆或利用高压喷涂法喷涂多层自交联型丙烯酸酯共聚物层溶液，而它的下表面却不用涂覆或喷涂，把没有自交联型丙烯酸酯共聚物的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的下表面与第一层过滤元没有铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜抗菌防霉过滤层的有机多孔基片表面准确地贴合在一起，加压、加温(60～80℃),6h处理，然后缓慢降温至常温。
第一低熔点玻璃粉料封接区295和第二低熔点玻璃粉料封接区296的低熔点玻璃粉料是由非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末、硅锌矿粉末、硅酸锆粉末、氧化锌粉末、氧化铬粉末构成，其化学组分(重量比)如下：
非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末：硅锌矿粉末：硅酸锆粉末：氧化锌粉末：氧化铬粉末＝(40～75％)：(2～20％):(10～25％)：(0.5～30％)：(0.1～10％)，其中，氧化锌粉末和氧化铬粉末的粒度为6000～8000目。
一体化真空敏感谐振器封装部件1设置于真空传感器壳体5内，石英真空敏感谐振器管座12装配在石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘18上，真空传感器壳体5内设有环状突起隔离壁40，环状突起隔离壁40中央区周边设有用于装配石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘18的信封形插拔式固定结构16；
状突起隔离壁40把真空传感器壳体5内部分成两大部分：上半部分用来装配面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2，下半部分用于面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2的外引线的装配以及配合电路安装、焊接等。该结构设置的目的是为了便于拆卸、焊接或更换面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2以及配合电路等。这是因为与传统的石英真空传感器一样，面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2是面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器中多种部件中的技术短板，无论它的时间稳定性和使用寿命都低于其它结构件，所以面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2需要定期地进行真空标定、维修或更换。面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2及其的周边部件必须便于拆卸、安装，并且不能相互产生电磁干扰。因此，本发明采用上述结构。
可伐合金—玻璃引线底盘25的周边被可伐合金壁包围，其内部为低温玻璃密封区26，在低温玻璃密封区26中均匀地分布第一引线管脚53、第二引线管脚54和第三引线管脚55，可伐合金—玻璃引线底盘25是预先与具有螺纹17的可伐合金基座3焊结成一体的，再通过螺纹17把真空传感器壳体5与具有螺纹17的可伐合金基座3组合在一起，并利用不锈钢固定螺丝4把真空传感器壳体5和具有螺纹17的可伐合金基座3旋紧旋紧加固。
具有螺纹17的可伐合金基座3和可伐合金—玻璃引线底盘25是利用激光焊接法成为一体结构
真空传感器壳体5的顶部安装有-180至+350℃范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽10，真空传感器壳体5的下部内壁连接有可伐合金基座3，可伐合金基座3内设有可伐合金—玻璃引线底盘25，可伐合金—玻璃引线底盘25内设有第一引线管脚53、第二引线管脚54和第三引线管脚55，面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器2的第一管脚13、第二管脚14和第三管脚15可通过石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘18的通孔与可伐合金—玻璃引线底盘25的第一引线管脚53、第二引线管脚54、第三引线管脚55以及外电路相连。
环状突起隔离壁40和可伐合金基座3之间设有聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫6和陶瓷纤维防水密封圈7；
聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫6是一种内部具有有机斥水剂的以氟树脂包裹的密封垫片，其制备方法如下：
对经过特殊处理的聚四氟乙烯多孔环状片与膨胀石墨环状片进行相间的叠合，加压、加温后，再把该叠加体置于有机斥水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸泡48h后,然后再放在恒温恒湿箱内(40℃、50％RH)干燥96h，降到常温后，在该叠加体外面再包裹一层聚四氟乙烯树脂薄膜，在聚四氟乙烯树脂薄膜的内表面涂覆了一种聚四氟乙烯树脂胶；
陶瓷纤维防水密封圈7是一种以氧化铝陶瓷纤维为骨材，外加电气石、蒙脱土、石英砂、水玻璃、氟化钠粉末为基材利用陶瓷烧结工艺制备的一种内部具有大量不连续微孔的远红外陶瓷烧结体，把此烧结体置于无机阻水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸8h后,再放在马弗炉内(230℃～250℃)加热干燥1h，最后在其外部涂有一层玻璃釉，在750℃～820℃烧结4h。
有机斥水剂是以苯基甲基硅氧烷二聚物为主溶质，以苯基硅氧烷二聚物为副溶质，以1，2-氯乙烷和乙酸丁酯的混合液为溶剂的一种有机斥水剂，其化学组分(重量比)：
苯基甲基硅氧烷二聚物：苯基硅氧烷二聚物：1，2-氯乙烷：乙酸丁酯＝38％：11％：28％：23％。
可伐合金基座3通过第一安装螺栓57a和第二安装螺栓57b装配在石英真空变送器50壳体的前端，可伐合金基座3与石英真空变送器50的接触面设有硅橡胶密封垫56。
实施例二
请参阅图3具体说明本实施方式，实施例二与实施例一的不同处有二：
1、在位于第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的音叉形体公共基区的第一开口长方形通槽201内部装入第一椭圆柱形石英晶体条棒293，第一椭圆柱形石英晶体条棒293的两边伸出长度相等，关于第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的音叉形体公共基区厚度中心面是对称的。第一椭圆柱形石英晶体条棒293的晶体切型是(yxtl)--32°/15°石英晶体条棒；并在第一开口长方形通槽201和第一椭圆柱形石英晶体条棒293之间的空隙之间填满低熔点玻璃料，利用烧结工艺形成第三低熔点玻璃粉料封接区297，然后再把第一椭圆柱形石英晶体条棒293的两端置入石英真空敏感谐振器管座12侧壁的第一条形槽19a、第二条形槽19b中，并在它们之间填满低熔点玻璃料，利用烧结工艺在依次形成了第一低熔点玻璃粉料封接区295和第二低熔点玻璃粉料封接区296，从而第一椭圆柱形石英晶体条棒293与第一组多叉臂的单闭端石英音叉61和第二组多叉臂的单闭端石英音叉81的音叉形体公共基区、石英真空敏感谐振器管座12侧壁上的第一条形槽19a、第二条形槽19b紧密地连接在一起，因此面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器被牢固地固定在石英真空敏感谐振器管座12上。
在第一椭圆柱形石英晶体条棒293的左端相对设置第一金属汇流条101a和第二金属汇流条101b；在第一椭圆柱形石英晶体条棒293的右端相对设置第三金属汇流条101c和第四金属汇流条101d。第一金属汇流条101a与第一管脚13电连接，第三金属汇流条101c与第三管脚15电连接，第二金属汇流条101b和第四金属汇流条101d都与第二管脚14电连接，并与公共地线相连。
2、面弯曲模的单片型双开端五叉臂石英音叉真空敏感谐振器所采用的是(yxtl)--32°/15°切型石英晶体。
实施例三
请参阅图1和图2具体说明本实施方式，实施例三与实施例一的不同处如下：面弯曲模的单片型双开端五叉臂石英音叉真空敏感谐振器所采用的是(yxtl)--40°/10°切型石英晶体。

Claims (10)

1.一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，包括面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)，其特征在于：所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)为叉臂数量n≥3的面弯曲模单片型双开端石英音叉真空敏感谐振器；
所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)包括各自具有多叉臂的第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)，所述第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)在它们自己的基区相互完全重叠或部分重叠，即存在公共重叠基区(67)，由于面弯曲振动模式以及扭曲振动模式的耦合构成的一体化单片结构的双开端音叉式石英谐振器，其工作模式是基波-面弯曲振动模式；
第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)异相振动，第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)的各叉臂沿Y'方向的振动相位相反，第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)之中央叉臂依次在+Y′方向位移或-Y′方向位移弯曲振动，两者的相位总是相反；
在Z〞轴方向上，第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)和第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)的其余各叉臂皆以第一枚多叉臂的石英音叉(61)之中央叉臂或第二枚多叉臂的石英音叉(81)之中央叉臂为参照物，依次在-Y′方向或+Y′方向产生位移弯曲振动，而与它们相邻的叉臂则在+Y′方向位移或-Y′方向产生位移弯曲振动，以下各叉臂可以此类推；
设第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)之中央叉臂的叉臂的宽度为W0，则所述的叉臂W0尺寸最大；以第一组多叉臂的单闭端石英音叉(61)之中央叉臂或第二组多叉臂的单闭端石英音叉(81)之中央叉臂为参照物，那么愈远离中央叉臂，其叉臂的激励电极面积愈小，满足海明加权函数，即中央叉臂激励电极面积最大，是海明加权函数的极值点，而位于中央叉臂两侧的叉臂激励电极面积按照海明加权函数的数学表达式比例逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)设置于一体化真空敏感谐振器封装部件(1)内，所述一体化真空敏感谐振器封装部件(1)包括两端侧壁有一对条形槽(19a)、(19b)的石英真空敏感谐振器管座(12)、设置于石英真空敏感谐振器管座(12)底部的第一管脚(13)、第二管脚(14)和第三管脚(15)以及设置于石英真空敏感谐振器管座(12)上部的石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩(8)；
所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)公共重叠基区(67)左侧和右侧依次设置了第一支撑梁(11a)和第二支撑梁(11b)，第一支撑梁(11a)和第二支撑梁(11b)的厚度与公共重叠基区(67)的厚度相等，而其宽度尺寸F等于公共重叠基区(67)宽度尺寸B的0.1～0.8倍，即F＝(0.1～0.8)B；
所述第一支撑梁(11a)和第二支撑梁(11b)分别置入石英真空敏感谐振器管座(12)侧壁的第一条形槽(19a)和第二条形槽(19b)中，并填入低熔点玻璃料，利用烧结工艺依次形成了第一低熔点玻璃粉料封接区(295)和第二低熔点玻璃粉料封接区(296)，使第一支撑梁(11a)和第二支撑梁(11b)分别固定在石英真空敏感谐振器管座(12)侧壁上的第一条形槽(19a)、第二条形槽(19b)内；
所述第一支撑梁(11a)上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第一金属汇流条(101a)和第二金属汇流条(101b)；所述第二支撑梁(11b)上利用金属化技术分别制作了两枚相互绝缘的但可焊接导线的第三金属汇流条(101c)和第四金属汇流条(101d)；所述第一金属汇流条(101a)与第一管脚(13)电连接，所述第三金属汇流条(101c)与第三管脚(15)电连接，所述第二金属汇流条(101b)和第四金属汇流条(101d)都与第二管脚(14)电连接，并与公共地线相连。
3.根据权利要求2所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述第一支撑梁(11a)、第二支撑梁(11b)、面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)都是采用石英晶体双转角新切型。
4.根据权利要求2所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述第一低熔点玻璃粉料封接区(295)和第二低熔点玻璃粉料封接区(296)的低熔点玻璃粉料是由非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末、硅锌矿粉末、硅酸锆粉末、氧化锌粉末、氧化铬粉末构成，其化学组分(重量比)如下：
非晶态硼酸铅低熔点玻璃粉末：硅锌矿粉末：硅酸锆粉末：氧化锌粉末：氧化铬粉末＝(40～75％)：(2～20％):(10～25％)：(0.5～30％)：(0.1～10％)，其中，氧化锌粉末和氧化铬粉末的粒度为6000～8000目。
5.根据权利要求2所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩(8)由第一层过滤元和第二层过滤元构成：
第一层过滤元位于石英音叉真空敏感谐振器抗污防霉过滤罩(8)的最外层，它由有机多孔基片以及设置在其外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜组成，
所述的有机多孔基片是由抗霉特性佳、不产生静电的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布经过再改性处理构成的低密度有机多孔基片，其厚度为0.10～0.5mm，利用水流体进行比拟测量，在250mm/sec条件下，其压力损失为0～0.3mm水柱；
在有机多孔基片外表面上制备了铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的抗菌防霉过滤膜，它的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜的化学组分(重量比)如下：
铬的含量为5～10％，硫化铜的含量为40～70％，锡含量为15～20％，磷酸三钙25～35，铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜是利用射频溅射工艺和/或丝网印刷厚膜工艺制作的；每单位面积有机多孔基片外表面的铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙的含量为0.04～0.6mg/mm2；
第二层过滤元是由不产生静电的难燃的醋酸纤维素有机纤维层与有机热塑性树脂材料—隔热保温特性优良的自交联型丙烯酸酯共聚物复合而成的多孔过滤膜，第二层过滤元是在所述醋酸纤维素纤维层表面上制备了自交联型丙烯酸酯共聚物层构成的，自交联型丙烯酸酯共聚物与改性的醋酸纤维素的化学组分(重量比)是15％～25％：85％～75％，是采用单面涂覆或单面高压喷涂工艺制作的：
在醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的上表面涂覆或利用高压喷涂法喷涂多层自交联型丙烯酸酯共聚物层溶液，而它的下表面却不用涂覆或喷涂，把没有自交联型丙烯酸酯共聚物的醋酸纤维素无纺布或醋酸纤维素滤布的下表面与第一层过滤元没有铬-硫化铜-锡合金与磷酸三钙复合薄膜抗菌防霉过滤层的有机多孔基片表面准确地贴合在一起，加压、加温(60～80℃),6h处理，然后缓慢降温至常温。
6.根据权利要求2所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述一体化真空敏感谐振器封装部件(1)设置于真空传感器壳体(5)内，所述石英真空敏感谐振器管座(12)装配在石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘(18)上，所述真空传感器壳体(5)内设有环状突起隔离壁(40)，所述环状突起隔离壁(40)中央区周边设有用于装配石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘(18)的信封形插拔式固定结构(16)；
所述真空传感器壳体(5)的顶部安装有-180至+350℃范围内可自恢复自净化的防尘抗油污陶瓷过滤帽(10)，所述真空传感器壳体(5)的下部内壁连接有可伐合金基座(3)，所述可伐合金基座(3)内设有可伐合金—玻璃引线底盘(25)，所述可伐合金—玻璃引线底盘(25)内设有第一引线管脚(53)、第二引线管脚(54)和第三引线管脚(55)，所述面弯曲模的单片型双开端多叉臂石英音叉真空敏感谐振器(2)的第一管脚(13)、第二管脚(14)和第三管脚(15)可通过石英音叉真空敏感谐振器安装法兰盘(18)的通孔与可伐合金—玻璃引线底盘(25)的第一引线管脚(53)、第二引线管脚(54)、第三引线管脚(55)以及外电路相连。
7.根据权利要求6所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述环状突起隔离壁(40)和可伐合金基座(3)之间设有聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫(6)和陶瓷纤维防水密封圈(7)；
所述聚四氟乙烯—膨胀石墨组合斥水密封垫(6)是一种内部具有有机斥水剂的以氟树脂包裹的密封垫片，其制备方法如下：
对经过特殊处理的聚四氟乙烯多孔环状片与膨胀石墨环状片进行相间的叠合，加压、加温后，再把该叠加体置于有机斥水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸泡48h后,再放在恒温恒湿箱内(40℃、50％RH)干燥96h，降到常温后，在该叠加体外面再包裹一层聚四氟乙烯树脂薄膜，在聚四氟乙烯树脂薄膜的内表面涂覆了一种聚四氟乙烯树脂胶。
8.根据权利要求7所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述陶瓷纤维防水密封圈(7)是一种以氧化铝陶瓷纤维为骨材，外加电气石、蒙脱土、石英砂、水玻璃、氟化钠粉末为基材利用陶瓷烧结工艺制备的一种内部具有大量不连续微孔的远红外陶瓷烧结体，把此烧结体置于无机阻水剂的胶体溶液中在低真空条件下(102pa)浸8h 后,再放在马弗炉内(230℃～250℃)干燥1h，最后外部涂有一层玻璃釉，在750℃～820℃烧结4h。
9.根据权利要求7所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述有机斥水剂以苯基甲基硅氧烷二聚物为主溶质，以苯基硅氧烷二聚物为副溶质，以1，2-氯乙烷和乙酸丁酯的混合液为溶剂的一种有机斥水剂，其化学组分(重量比)：
苯基甲基硅氧烷二聚物：苯基硅氧烷二聚物：1，2-氯乙烷：乙酸丁酯＝38％：11％：28％：23％。
10.根据权利要求6所述的一种面弯曲模双耦合的单片式高灵敏石英音叉真空传感器，其特征在于：所述可伐合金基座(3)装配在石英真空变送器(50)壳体的前端。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115655505A (zh) * 2022-12-29 2023-01-31 常州奇军苑传感技术有限公司 一种扭曲模石英音叉温度传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006074417A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Epson Toyocom Corp 音さ型水晶振動片の製造方法
CN103529242A (zh) * 2013-10-17 2014-01-22 电子科技大学 一种谐振式微加速度计
CN105865666A (zh) * 2016-05-03 2016-08-17 成都皆为科技有限公司 一种一体式双石英音叉谐振敏感元件及测力模块
CN107064657A (zh) * 2017-04-01 2017-08-18 浙江大学 基于静电刚度调制机理的微型谐振式电荷传感器及其方法
CN109580030A (zh) * 2019-01-10 2019-04-05 哈尔滨华凡传感技术有限公司 一种具有多枚箭形振臂的高精度谐振式石英温度传感器
CN111238676A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 哈尔滨天璇石英晶体传感技术有限公司 采用修正型三叉臂音叉的高强度快响应石英温度传感器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006074417A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Epson Toyocom Corp 音さ型水晶振動片の製造方法
CN103529242A (zh) * 2013-10-17 2014-01-22 电子科技大学 一种谐振式微加速度计
CN105865666A (zh) * 2016-05-03 2016-08-17 成都皆为科技有限公司 一种一体式双石英音叉谐振敏感元件及测力模块
CN107064657A (zh) * 2017-04-01 2017-08-18 浙江大学 基于静电刚度调制机理的微型谐振式电荷传感器及其方法
CN111238676A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 哈尔滨天璇石英晶体传感技术有限公司 采用修正型三叉臂音叉的高强度快响应石英温度传感器
CN109580030A (zh) * 2019-01-10 2019-04-05 哈尔滨华凡传感技术有限公司 一种具有多枚箭形振臂的高精度谐振式石英温度传感器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115655505A (zh) * 2022-12-29 2023-01-31 常州奇军苑传感技术有限公司 一种扭曲模石英音叉温度传感器

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