RU2735900C1 - Small-size heat-resistant pressure sensor - Google Patents

Small-size heat-resistant pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2735900C1
RU2735900C1 RU2020113931A RU2020113931A RU2735900C1 RU 2735900 C1 RU2735900 C1 RU 2735900C1 RU 2020113931 A RU2020113931 A RU 2020113931A RU 2020113931 A RU2020113931 A RU 2020113931A RU 2735900 C1 RU2735900 C1 RU 2735900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
heat
resistant
nickel
nozzle
Prior art date
Application number
RU2020113931A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вэйу ЛЭЙ
Original Assignee
Сунномэн Текнолоджи Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сунномэн Текнолоджи Ко., Лтд. filed Critical Сунномэн Текнолоджи Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2735900C1 publication Critical patent/RU2735900C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0681—Protection against excessive heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.
SUBSTANCE: invention relates to a small-size heat-resistant pressure transfer device, comprising: nickel-plated copper housing, metal pressure generating nozzle made with possibility of removal and located at lower end of nickel-coated copper housing, metal mounting bar, built on the upper end of the discharge channel in the metal nozzle creating pressure, heat-insulating ceramic base arranged between the metal mounting column and the metal pressure creation nozzle, heat-resistant core located on upper end of metal mounting column, ceramic printed-circuit board located on upper end of heat-resistant core, and a modified polypropylene (PP) support, which is located between the heat-resistant core and the ceramic printed-circuit board. Used heat insulation technology allows the operating temperature of the CMOS signal processing circuit to be in the range of -20°C to 80°C.
EFFECT: technical result is the creation of a simple, compact and easy-to-manufacture sensor, which can operate in a stable and reliable manner under high temperature conditions.
9 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к области технологий измерения давления и, в частности к малогабаритному термостойкому датчику давления.The invention relates to the field of technologies for measuring pressure and, in particular, to a small-sized heat-resistant pressure sensor.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Термостойкие преобразователи/датчики давления широко используются в нефтяной, химической области, металлургии, резиновой промышленности, инженерном оборудовании, аэрокосмической области и других областях. В последнее время в мире преобразователи давления быстро развиваются. Было разработано множество высокоэффективных преобразователей давления, таких как высокоэффективный тонкопленочный преобразователь давления, разработанный в Соединенных Штатах Америки. Преобразователь давления может работать при температуре, равной 177°C, в диапазоне измерений, составляющем 140 МПа. В последнее время в Японии разрабатывают высокоэффективный тонкопленочный преобразователь давления, обладающий высокой комплексной точностью и чувствительностью, широким температурным диапазоном, малым размером, хорошей долгосрочной стабильностью и низким потреблением электроэнергии. Преобразователи давления широко используются при разведке нефти, в аэрокосмических и других системах. В других странах, таких как Великобритания и Франция, также проводятся исследования с высокоэффективными тонкопленочными преобразователями давления.Heat-resistant pressure transducers / sensors are widely used in petroleum, chemical, metallurgy, rubber industry, engineering equipment, aerospace and other fields. Recently, pressure converters have been developing rapidly in the world. A variety of high efficiency pressure transducers have been developed, such as the high efficiency thin film pressure transducer developed in the United States of America. The pressure transmitter can operate at a temperature of 177 ° C and a measuring range of 140 MPa. Recently, a high-efficiency thin-film pressure transducer has been developed in Japan, which has high complex precision and sensitivity, wide temperature range, small size, good long-term stability, and low power consumption. Pressure transducers are widely used in oil exploration, aerospace and other systems. In other countries, such as the UK and France, research is also underway with highly efficient thin-film pressure transducers.

В настоящее время, несмотря на огромный рынок преобразователей (в том числе, рынок вспомогательных приборов) в Китае, большинство высокоточных преобразователей собирают с использованием основных элементов, изготовленных за пределами Китая. Существует большой разрыв между общим уровнем индустрии преобразователей в Китае и высоким уровнем за пределами Китая. Многие термостойкие датчики давления, соответствующие предшествующему уровню техники, спроектированы на рассеивающей тепло структуре, что приводит к сложной структуре и большим размерам. Следовательно, разработка малогабаритного, встроенного, устойчивого к высокой температуре датчика давления облегчит глобальное обновление датчиков давления, которые используются в аэрокосмической, нефтехимической промышленности, инженерном оборудовании и при других условиях измерения давления при высокой температуре. Кроме того, указанное благоприятно для общего улучшения технологий малогабаритных, встроенных, термостойких датчиков давления.Currently, despite the huge market for transducers (including the accessory market) in China, most high-precision transducers are assembled using core components made outside of China. There is a large gap between the general level of the converter industry in China and the high level outside of China. Many prior art heat-resistant pressure sensors are designed on a heat-dissipating structure, resulting in a complex structure and large dimensions. Therefore, the development of a small, built-in, high temperature resistant pressure sensor will facilitate the global upgrade of pressure sensors that are used in aerospace, petrochemical, engineering equipment and other high temperature pressure measurement conditions. In addition, this is beneficial for the overall improvement of technologies for small-sized, built-in, heat-resistant pressure sensors.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение направлено на создание малогабаритного термостойкого датчика давления, в котором решена проблема большого и нестабильного преобразователя/датчика давления в условиях высокой температуры. Таким образом, преобразователь/датчик давления может работать стабильным и надежным образом в условиях высокой температуры.The invention is aimed at creating a small-sized heat-resistant pressure sensor, which solves the problem of a large and unstable pressure transducer / sensor under high temperature conditions. Thus, the pressure transducer / sensor can work stably and reliably under high temperature conditions.

Для достижения указанной задачи согласно изобретению предложены следующие технические решения.To achieve this task according to the invention, the following technical solutions are proposed.

Раскрыт малогабаритный термостойкий датчик давления, содержащий: покрытый никелем медный корпус, металлическое сопло создания давления, выполненное с возможностью отвода и расположенное на нижнем конце покрытого никелем медного корпуса, металлический установочный столбик, встроенный на верхнем конце канала отвода в металлическом сопле создания давления, теплоизоляционное керамическое основание, расположенное между металлическим установочным столбиком и металлическим соплом создания давления, термостойкий сердечник, расположенный на верхнем конце металлического установочного столбика, керамическую печатную плату, расположенную на верхнем конце термостойкого сердечника, и опору из модифицированного ПП, расположенную между термостойким сердечником и керамической печатной платой.Disclosed is a small-sized heat-resistant pressure sensor, comprising: a nickel-plated copper body, a metal pressure generating nozzle configured to be vented and located at the lower end of a nickel-plated copper body, a metal mounting post embedded at the upper end of the exhaust channel in a metal pressure generating nozzle, a thermal insulating ceramic a base located between the metal post and metal pressure nozzle, a heat-resistant core located at the upper end of the metal post, a ceramic PCB located at the top end of the heat-resistant core, and a modified PP support between the heat-resistant core and the ceramic PCB.

Внутри термостойкого сердечника находится камера для жидкости. На верхнем конце камеры для жидкости расположено гибкое тело. Камера для жидкости соединена с каналом отвода в металлическом сопле создания давления посредством отверстия отвода, находящегося в середине металлического установочного столбика. Гибкое тело электрически соединено с керамической печатной платой. Выходной конец керамической печатной платы соединен с выводным проводом. Наверху покрытого никелем медного корпуса расположен фиксирующий соединитель. Выводной провод выступает из гнезда, расположенного на фиксирующем соединителе.Inside the heat-resistant core is a fluid chamber. A flexible body is located at the upper end of the fluid chamber. The liquid chamber is connected to a discharge channel in a metal pressure-generating nozzle through a discharge opening located in the middle of the metal mounting post. The flexible body is electrically connected to the ceramic printed circuit board. The output end of the ceramic PCB is connected to a lead wire. A retention connector is located on top of the nickel-plated copper housing. A lead wire protrudes from a socket on the retention connector.

Кроме того, исходные материалы теплоизоляционного керамического основания содержат диоксид кремния, а коэффициент теплопроводности теплоизоляционного керамического основания не превышает 7,6 Вт/(м·K).In addition, the raw materials of the thermal insulation ceramic base contain silicon dioxide, and the thermal conductivity of the thermal insulation ceramic base does not exceed 7.6 W / (m · K).

Кроме того, коэффициент теплопроводности опоры из модифицированного ПП не превышает 0,24 Вт/(м·K).In addition, the thermal conductivity coefficient of the modified PP support does not exceed 0.24 W / (m · K).

Кроме того, коэффициент теплопроводности покрытого никелем медного корпуса не меньше 400 Вт/(м·K).In addition, the thermal conductivity of the nickel-plated copper housing is at least 400 W / (m · K).

Кроме того, внутри канала отвода в металлическом сопле создания давления расположена ступенчатая поверхность. Нижняя поверхность металлического установочного столбика соответствует ступенчатой поверхности канала отвода в металлическом сопле создания давления. Между нижней поверхностью металлического установочного столбика и ступенчатой поверхностью канала отвода в металлическом сопле создания давления расположено термостойкое уплотнительное кольцо.In addition, a stepped surface is located inside the outlet channel in the metal pressure generating nozzle. The lower surface of the metal positioning post corresponds to the stepped surface of the vent channel in the metal pressure nozzle. A heat-resistant sealing ring is located between the lower surface of the metal mounting post and the stepped surface of the outlet channel in the metal pressure generating nozzle.

Кроме того, верхний конец металлического сопла создания давления проходит в покрытый никелем медный корпус. Внутри покрытого никелем медного корпуса расположено выступающее кольцеобразное тело. Снаружи верхнего конца металлического сопла создания давления находится канавка для размещения выступающего кольцеобразного тела. Металлическое сопло создания давления с защелкиванием соединено с покрытым никелем медным корпусом.In addition, the upper end of the metal pressure nozzle extends into a nickel-plated copper body. An annular protruding body is located inside the nickel-plated copper body. Outside the upper end of the metal pressure nozzle is a groove for receiving the annular protruding body. A snap-fit metal pressure generating nozzle is connected to a nickel-plated copper body.

Кроме того, верхняя поверхность металлического установочного столбика расположена выше металлического сопла создания давления. Термостойкий сердечник закреплен на верхней поверхности металлического установочного столбика.In addition, the top surface of the metal post is located above the metal pressure nozzle. A heat-resistant core is attached to the top surface of a metal post.

Кроме того, диаметр покрытого никелем медного корпуса и диаметр металлического сопла создания давления меньше 20 мм, а длина всего узла из покрытого никелем медного корпуса и металлического сопла создания давления менее 40 мм.In addition, the diameter of the nickel-plated copper body and the diameter of the metal pressure nozzle are less than 20 mm, and the length of the entire assembly of the nickel-plated copper body and the metal pressure nozzle is less than 40 mm.

Кроме того, на нижнем конце металлического сопла создания давления, который открыт наружу относительно покрытого никелем медного корпуса, выполнена внешняя резьба.In addition, an external thread is provided at the lower end of the metal pressure nozzle, which is open outwardly relative to the nickel-plated copper body.

Изобретение обеспечивает следующие полезные эффекты:The invention provides the following beneficial effects:

1. В изобретении между металлическим соплом создания давления и металлическим установочным столбиком добавлено теплоизоляционное керамическое основание. Теплоизоляционное керамическое основание может не только выдерживать высокую температуру, но также предотвращает передачу тепла на термостойкий сердечник. Опора из модифицированного ПП поддерживает керамическую печатную плату. Тепло на гибком теле почти никогда не будет передано на керамическую печатную плату. В этой конструкции, хотя средняя температура достигает 225°C или 250°C, температура термостойкого сердечника не превышает 120°C, а температура керамической печатной платы и ее компонентов не превышает 80°C. Указанное эффективно обеспечивает нормальную работу устройства передачи и его КМОП (CMOS) цепи.1. In the invention, an insulating ceramic base is added between the metal pressure nozzle and the metal mounting post. The thermal insulation ceramic base can not only withstand high temperature, but also prevent heat transfer to the heat-resistant core. The modified PP support supports the ceramic PCB. Heat on the flexible body will almost never be transferred to the ceramic PCB. In this design, although the average temperature reaches 225 ° C or 250 ° C, the temperature of the heat-resistant core does not exceed 120 ° C, and the temperature of the ceramic PCB and its components does not exceed 80 ° C. This effectively ensures the normal operation of the transmission device and its CMOS (CMOS) circuit.

2. Покрытый никелем медный корпус используют для расположения верхней части всего датчика. В случае, когда коэффициент теплопроводности равен 400 Вт/(м·K), покрытый никелем медный корпус обладает способностью сильного рассеивания тепла. Тепло, накопленное вокруг термостойкого сердечника и керамической печатной платы, своевременно отводится в воздух, таким образом тепло эффективно рассеивается.2. A nickel plated copper body is used to position the top of the entire sensor. In the case where the thermal conductivity is 400 W / (m · K), the nickel-plated copper body has the ability to strongly dissipate heat. The heat accumulated around the heat-resistant core and ceramic PCB is discharged to the air in a timely manner, thus the heat is efficiently dissipated.

3. Используют технологию теплоизоляции с помощью керамики, опору из ПП, медный корпус с высокой теплопроводностью и так далее, и рабочая температура КМОП цепи обработки сигнала находится в диапазоне от –20°C до 80°C. Следовательно, цепи не нужно много конструкций для применения при высоких и низких температурах. Указанное позволяет всему термостойкому датчику давления быть малым, простым, компактным и легким в изготовлении.3. Adopt ceramic thermal insulation technology, PP support, high thermal conductivity copper housing, and so on, and the operating temperature of the CMOS signal processing circuit is -20 ° C to 80 ° C. Consequently, chains do not need many designs for high and low temperature applications. This allows the entire heat-resistant pressure sensor to be small, simple, compact and easy to manufacture.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На чертеже схематично показана конструкция малогабаритного термостойкого датчика давления согласно изобретению.The drawing schematically shows the structure of a small-sized heat-resistant pressure sensor according to the invention.

На чертеже: 1 – покрытый никелем медный корпус, 2 – опора из модифицированного ПП, 3 – выводной провод, 4 – фиксирующий соединитель, 5 – керамическая печатная плата, 6 – термостойкий сердечник, 7 – металлический установочный столбик, 8 – теплоизоляционное керамическое основание, 9 – металлическое сопло создания давления, 10 – термостойкое уплотнительное кольцо, и 11 – упругое тело.In the drawing: 1 - nickel-plated copper casing, 2 - modified PP support, 3 - lead wire, 4 - fixing connector, 5 - ceramic PCB, 6 - heat-resistant core, 7 - metal post, 8 - thermal insulation ceramic base, 9 - metal pressure nozzle, 10 - heat-resistant sealing ring, and 11 - elastic body.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Далее со ссылками на чертежи приведено ясное и полное описание технических решений в вариантах осуществления изобретения. Ясно, что описанные варианты осуществления изобретения являются просто частью, а не всеми вариантами осуществления изобретения.The following is a clear and complete description of the technical solutions in the embodiments of the invention with reference to the drawings. It is clear that the described embodiments of the invention are merely a part and not all of the embodiments of the invention.

Как показано на чертеже, малогабаритный термостойкий датчик давления содержит покрытый никелем медный корпус 1 и металлическое сопло 9 создания давления, которое выполнено с возможностью отвода и которое расположено на нижнем конце покрытого никелем медного корпуса 1. Верхний конец металлического сопла 9 создания давления проходит в покрытый никелем медный корпус 1. Внутри покрытого никелем медного корпуса 1 расположено выступающее кольцеобразное тело. Канавка для размещения выступающего кольцеобразного тела находится снаружи верхнего конца металлического сопла 9 создания давления. Металлическое сопло 9 создания давления соединено с защелкиванием с покрытым никелем медным корпусом 1. Внешняя резьба для соединения с носителем измеряемой жидкости, обладающей высокой температурой, расположена на нижнем конце металлического сопла 9 создания давления, который открыт наружу покрытого никелем медного корпуса 1.As shown in the drawing, a small-sized heat-resistant pressure sensor comprises a nickel-plated copper body 1 and a removable metal pressure nozzle 9 located at the lower end of the nickel-plated copper body 1. The upper end of the metal pressure nozzle 9 extends into the nickel-plated copper body 1. Inside the nickel-plated copper body 1, there is a protruding annular body. The groove for receiving the annular protruding body is located outside the upper end of the metal pressure nozzle 9. The metal pressure nozzle 9 is snap-connected to the nickel-plated copper body 1. An external thread for connection to the high-temperature liquid to be measured is located at the lower end of the metal pressure nozzle 9, which is open to the outside of the nickel-plated copper body 1.

Кроме того, канал для отвода жидкости, имеющей высокую температуру, расположен внутри металлического сопла 9 создания давления. Металлический установочный столбик 7 встроен на верхнем конце канала отвода в металлическом сопле 9 создания давления. Ступенчатая поверхность расположена внутри канала отвода в металлическом сопле 9 создания давления. Нижняя поверхность металлического установочного столбика 7 соответствует ступенчатой поверхности канала отвода в металлическом сопле 9 создания давления. Термостойкое уплотнительное кольцо 10 расположено между нижней поверхностью металлического установочного столбика 7 и ступенчатой поверхностью канала отвода в металлическом сопле 9 создания давления для предотвращения попадания веществ, имеющих высокую температуру, в соединительный зазор между металлическим установочным столбиком 7 и металлическим соплом 9 создания давления.In addition, a channel for withdrawing a liquid having a high temperature is located inside the metal pressure nozzle 9. A metal mounting post 7 is integrated at the upper end of the exhaust duct in a metal pressure nozzle 9. The stepped surface is located inside the outlet channel in the metal pressure nozzle 9. The lower surface of the metal mounting post 7 corresponds to the stepped surface of the outlet channel in the metal pressure nozzle 9. A heat-resistant sealing ring 10 is disposed between the bottom surface of the metal mounting post 7 and the stepped surface of the outlet channel in the metal pressure nozzle 9 to prevent high temperature substances from entering the connection gap between the metal mounting post 7 and the metal pressure nozzle 9.

Кроме того, теплоизоляционное керамическое основание 8 расположено между металлическим установочным столбиком 7 и металлическим соплом 9 создания давления. Теплоизоляционное керамическое основание 8, в основном, выполнено из диоксида кремния, и его коэффициент теплопроводности составляет 7,6 Вт/(м·K). Оно не только может выдерживать высокую температуру, но также уменьшает количество теплоты, переданной от металлического сопла 9 создания давления на металлический установочный столбик 7. Это предотвращает передачу тепла на термостойкий сердечник 6, таким образом, обеспечивая чувствительность и стабильность гибкого тела 11 на верхнем конце термостойкого сердечника 6.In addition, the thermal insulating ceramic base 8 is located between the metal mounting post 7 and the metal pressure nozzle 9. The thermal insulating ceramic base 8 is mainly made of silicon dioxide, and its thermal conductivity is 7.6 W / (m · K). It not only can withstand high temperature, but also reduces the amount of heat transferred from the metal nozzle 9 to pressurize the metal mounting post 7. This prevents heat transfer to the heat-resistant core 6, thus ensuring the sensitivity and stability of the flexible body 11 at the upper end of the heat-resistant core 6.

Кроме того, термостойкий сердечник 6 расположен на верхнем конце металлического установочного столбика 7. Камера для жидкости находится внутри термостойкого сердечника 6. Гибкое тело 11 расположено на верхнем конце камеры для жидкости. Гибкое тело 11 выполнено с возможностью измерения давления жидкости, находящейся при высокой температуре. Камера для жидкости соединена с каналом отвода в металлическом сопле 9 создания давления посредством отверстия отвода, находящегося в середине металлического установочного столбика 7. Подлежащее измерению вещество, имеющее высокую температуру, поступает в камеру для жидкости, находящуюся в термостойком сердечнике 6, через металлическое сопло 9 создания давления и давит на гибкое тело 11.In addition, a heat-resistant core 6 is located at the upper end of the metal mounting post 7. The liquid chamber is located inside the heat-resistant core 6. The flexible body 11 is located at the upper end of the liquid chamber. The flexible body 11 is configured to measure the pressure of a liquid at a high temperature. The liquid chamber is connected to the outlet channel in the metal nozzle 9 for creating pressure through the outlet opening located in the middle of the metal mounting column 7. The substance to be measured, having a high temperature, enters the liquid chamber located in the heat-resistant core 6 through the metal nozzle 9 for creating pressure and presses on the flexible body 11.

Кроме того, керамическая печатная плата 5 расположена на верхнем конце термостойкого сердечника 6. Гибкое тело 11 электрически соединено с керамической печатной платой 5. На керамической печатной плате 5 расположена комбинация формирующих элементов. Комбинация формирующих элементов является комбинацией соответствующих предшествующему уровню техники элементов, которая выполнена с возможностью формирования характеризующего давление сигнала преобразователя давления в стандартный сигнал. Выходной конец керамической печатной платы 5 соединен с выводным проводом 3. Выводной провод 3 передает электрический сигнал, выводимый преобразователем.In addition, the ceramic PCB 5 is disposed at the upper end of the heat-resistant core 6. The flexible body 11 is electrically connected to the ceramic PCB 5. A combination of forming elements is disposed on the ceramic PCB 5. The combination of forming elements is a combination of elements corresponding to the prior art, which is configured to generate a pressure indicative signal of the pressure transducer into a standard signal. The output end of the ceramic PCB 5 is connected to the lead-out wire 3. The lead-out wire 3 transmits an electrical signal outputted by the converter.

Опора 2 из модифицированного ПП расположена между термостойким сердечником 6 и керамической печатной платой 5. Опора 2 из модифицированного ПП выполнена с возможностью поддержки керамической печатной платы 5. Опора 2 из модифицированного ПП выполнена из полипропилена. Коэффициент теплопроводности полипропилена составляет 0,24 Вт/(м·K). Следовательно, тепло на гибком теле 11 почти никогда не будет передано на керамическую печатную плату 5. В этой конструкции, хотя средняя температура металлического сопла 9 создания давления достигает 225°C или 250°C, температура термостойкого сердечника 6 не превышает 120°C, а температура керамической печатной платы 5 и ее компонентов не превышает 80°C. Указанное эффективно обеспечивает нормальную работу устройства передачи и его КМОП цепи.Support 2 made of modified PP is located between heat-resistant core 6 and ceramic printed circuit board 5. Support 2 made of modified PP is made with the possibility of supporting ceramic printed circuit board 5. Support 2 made of modified PP is made of polypropylene. The thermal conductivity of polypropylene is 0.24 W / (m · K). Consequently, the heat on the flexible body 11 will almost never be transferred to the ceramic PCB 5. In this design, although the average temperature of the metal pressure generating nozzle 9 reaches 225 ° C or 250 ° C, the temperature of the heat-resistant core 6 does not exceed 120 ° C, and the temperature of the ceramic PCB 5 and its components does not exceed 80 ° C. This effectively ensures the normal operation of the transmission device and its CMOS circuit.

Фиксирующий соединитель 4 расположен наверху покрытого никелем медного корпуса 1. Выводной провод 3 выступает из гнезда, расположенного на фиксирующем соединителе 4.The locking connector 4 is located on top of the nickel-plated copper body 1. Lead wire 3 protrudes from a socket located on the locking connector 4.

Кроме того, в случае, когда коэффициент теплопроводности равен 400 Вт/(м·K), покрытый никелем медный корпус 1 обладает способностью сильного рассеивания тепла. Верхняя поверхность металлического установочного столбика 7 находится выше верхней поверхности металлического сопла 9 создания давления. Термостойкий сердечник 6 закреплен на верхней поверхности металлического установочного столбика 7. Покрытый никелем медный корпус 1 своевременно отводит в воздух тепло, накопленное вокруг термостойкого сердечника 6 и керамической печатной платы 5, таким образом эффективно рассеивает тепло.In addition, in the case where the thermal conductivity is 400 W / (m · K), the nickel-plated copper body 1 has a strong heat dissipation ability. The top surface of the metal post 7 is above the top surface of the metal pressure nozzle 9. The heat-resistant core 6 is fixed on the upper surface of the metal mounting post 7. The nickel-plated copper body 1 timely dissipates the heat accumulated around the heat-resistant core 6 and the ceramic PCB 5 into the air, thus effectively dissipating the heat.

Следует отметить, что диаметр покрытого никелем медного корпуса 1 и диаметр металлического сопла 9 создания давления меньше 20 мм, а длина всего узла из покрытого никелем медного корпуса 1 и металлического сопла 9 создания давления менее 40 мм, что обеспечивает небольшой размер. Используют технологию теплоизоляции с помощью керамики, опору из ПП, медный корпус с высокой теплопроводностью и так далее, и рабочая температура КМОП цепи обработки сигнала находится в диапазоне от –20°C до 80°C. Следовательно, цепь не требует большого количества конструкций для применения при высоких и низких температурах. Указанное позволяет всему термостойкому датчику давления быть малым, простым, компактным и легким в изготовлении.It should be noted that the diameter of the nickel-plated copper body 1 and the diameter of the metal pressure nozzle 9 are less than 20 mm, and the length of the entire assembly of the nickel-plated copper body 1 and the metal pressure nozzle 9 is less than 40 mm, which results in a small size. Adopt ceramic thermal insulation technology, PP support, high thermal conductivity copper housing, and so on, and the operating temperature of the CMOS signal processing circuit is -20 ° C to 80 ° C. Consequently, the chain does not require a lot of construction for high and low temperature applications. This allows the entire heat-resistant pressure sensor to be small, simple, compact and easy to manufacture.

Далее описан способ использования и принцип работы. Металлическое сопло 9 создания давления прикреплено к носителю для жидкости, которая имеет высокую температуру и для которой проводят измерения. Под действием высокого давления жидкость, имеющая высокую температуру, попадает в камеру для жидкости в термостойком сердечнике 6 через металлическое сопло 9 создания давления и отверстие отвода, которое находится в середине металлического установочного столбика 7, и давит на гибкое тело 11. Цепь формирования на керамической печатной плате 5 преобразует электрический сигнал, выработанный благодаря деформации гибкого тела 11, в стандартный сигнал и передает этот сигнал по выводному проводу 3 с целью реализации функции передачи давления. В этом процессе теплоизоляционное керамическое основание 8 может не только выдерживать высокую температуру, но также предотвращает передачу тепла на термостойкий сердечник. Опора 2 из модифицированного ПП поддерживает керамическую печатную плату 5. Тепло на гибком теле 11 почти никогда не будет передано на керамическую печатную плату 5. В этой конструкции, хотя средняя температура достигает 225°C или 250°C, температура термостойкого сердечника 6 не превышает 120°C, а температура керамической печатной платы 5 и ее компонентов не превышает 80°C. Указанное может эффективно обеспечить нормальную работу устройства передачи и его CMOS цепи. Покрытый никелем медный корпус 1 используют для расположения верхней части всего датчика. В случае, когда коэффициент теплопроводности равен 400 Вт/(м·K), покрытый никелем медный корпус 1 обладает способностью сильного рассеивания тепла. Тепло, накопленное вокруг термостойкого сердечника 6 и керамической печатной платы 5, своевременно отводится в воздух, таким образом тепло эффективно рассеивается.The following describes the method of use and the principle of operation. A metal pressure nozzle 9 is attached to a carrier for a liquid that is at a high temperature and is being measured. Under the action of high pressure, the liquid having a high temperature enters the liquid chamber in the heat-resistant core 6 through the metal pressure creation nozzle 9 and the outlet hole, which is located in the middle of the metal mounting post 7, and presses on the flexible body 11. The formation circuit on the ceramic printed circuit board 5 converts the electrical signal generated due to the deformation of the flexible body 11 into a standard signal and transmits this signal through the lead wire 3 in order to implement the pressure transfer function. In this process, the heat-insulating ceramic base 8 can not only withstand high temperature, but also prevent heat transfer to the heat-resistant core. The modified PP support 2 supports the ceramic PCB 5. Heat on the flexible body 11 will almost never be transferred to the ceramic PCB 5. In this design, although the average temperature reaches 225 ° C or 250 ° C, the temperature of the heat-resistant core 6 does not exceed 120 ° C, and the temperature of the ceramic PCB 5 and its components does not exceed 80 ° C. The above can effectively ensure the normal operation of the transmission device and its CMOS circuit. Nickel plated copper body 1 is used to position the top of the entire sensor. In the case where the thermal conductivity is 400 W / (m · K), the nickel-plated copper body 1 has a strong heat dissipation ability. The heat accumulated around the heat-resistant core 6 and the ceramic PCB 5 is discharged into the air in a timely manner, thus the heat is efficiently dissipated.

Диапазон измерения давления датчиком давления согласно изобретению составляет от 0 до 100 МПа. Средняя рабочая температура находится в диапазоне от –55°C до 250°C. Выходной сигнал находится в диапазоне от 0,5 В до 4,5 В или является другим стандартным сигналом. Точность меньше или равна 0,2% всего диапазона.The pressure measurement range of the pressure sensor according to the invention is from 0 to 100 MPa. The average operating temperature is between –55 ° C and 250 ° C. The output signal is in the range of 0.5 V to 4.5 V, or another standard signal. Accuracy is less than or equal to 0.2% of the full range.

Приведенное выше описание представляет собой только предпочтительные варианты осуществления изобретения, и они не ограничивают объем защиты изобретения. Специалисты в рассматриваемой области могут предложить эквивалентные замены или изменения в соответствии с техническим решением и идеей изобретения, не выходя за пределы технического объема изобретения. Все эти замены или изменения находятся в пределах объема изобретения.The above description is only preferred embodiments of the invention and does not limit the scope of protection of the invention. Those skilled in the art can propose equivalent substitutions or changes in accordance with the technical solution and idea of the invention without going beyond the technical scope of the invention. All these replacements or changes are within the scope of the invention.

Claims (10)

1. Малогабаритный термостойкий датчик давления, содержащий: покрытый никелем медный корпус (1), металлическое сопло (9) создания давления, выполненное с возможностью отвода и расположенное на нижнем конце покрытого никелем медного корпуса (1), металлический установочный столбик (7), встроенный на верхнем конце канала отвода в металлическом сопле (9) создания давления, теплоизоляционное керамическое основание (8), расположенное между металлическим установочным столбиком (7) и металлическим соплом (9) создания давления, термостойкий сердечник (6), расположенный на верхнем конце металлического установочного столбика (7), керамическую печатную плату (5), расположенную на верхнем конце термостойкого сердечника (6), и опору (2) из модифицированного ПП, расположенную между термостойким сердечником (6) и керамической печатной платой (5), при этом1. A small-sized heat-resistant pressure transducer comprising: a nickel-plated copper body (1), a metal pressure generating nozzle (9) that can be tapped and located at the lower end of a nickel-plated copper body (1), a metal mounting post (7), built-in at the upper end of the vent channel in the metal pressure generating nozzle (9), a heat-insulating ceramic base (8) located between the metal mounting post (7) and the metal pressure generating nozzle (9), a heat-resistant core (6) located at the upper end of the metal mounting column (7), a ceramic PCB (5) located at the upper end of the heat-resistant core (6), and a support (2) made of modified PP, located between the heat-resistant core (6) and the ceramic PCB (5), while внутри термостойкого сердечника (6) находится камера для жидкости, на верхнем конце камеры для жидкости расположено гибкое тело (11), и камера для жидкости соединена с каналом отвода в металлическом сопле (9) создания давления посредством отверстия отвода, находящегося в середине металлического установочного столбика (7); и гибкое тело (11) электрически соединено с керамической печатной платой (5), выходной конец керамической печатной платы (5) соединен с выводным проводом (3), наверху покрытого никелем медного корпуса (1) расположен фиксирующий соединитель (4), и выводной провод (3) выступает из гнезда, расположенного на фиксирующем соединителе (4).inside the heat-resistant core (6) there is a chamber for the liquid, at the upper end of the chamber for the liquid there is a flexible body (11), and the chamber for the liquid is connected to the outlet channel in the metal nozzle (9) for creating pressure by means of the outlet opening located in the middle of the metal mounting post (7); and the flexible body (11) is electrically connected to the ceramic PCB (5), the output end of the ceramic PCB (5) is connected to the lead-out wire (3), a fixing connector (4) is located on top of the nickel-plated copper body (1), and the lead-out wire (3) protrudes from the socket located on the retention connector (4). 2. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором исходные материалы теплоизоляционного керамического основания (8) содержат диоксид кремния, а коэффициент теплопроводности теплоизоляционного керамического основания (8) не превышает 7,6 Вт/(м·K).2. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which the raw materials of the thermal insulating ceramic base (8) contain silicon dioxide, and the thermal conductivity of the thermal insulating ceramic base (8) does not exceed 7.6 W / (m · K). 3. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором коэффициент теплопроводности опоры (2) из модифицированного ПП не превышает 0,24 Вт/(м·K).3. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which the thermal conductivity coefficient of the support (2) made of modified PP does not exceed 0.24 W / (m · K). 4. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором коэффициент теплопроводности покрытого никелем медного корпуса (1) не меньше 400 Вт/(м·K).4. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which the thermal conductivity of the nickel-plated copper body (1) is not less than 400 W / (m · K). 5. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором внутри канала отвода в металлическом сопле (9) создания давления расположена ступенчатая поверхность, нижняя поверхность металлического установочного столбика (7) соответствует ступенчатой поверхности канала отвода в металлическом сопле (9) создания давления, и между нижней поверхностью металлического установочного столбика (7) и ступенчатой поверхностью канала отвода в металлическом сопле (9) создания давления расположено термостойкое уплотнительное кольцо (10).5. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which a stepped surface is located inside the outlet channel in the metal pressure generation nozzle (9), the lower surface of the metal mounting column (7) corresponds to the stepped surface of the outlet channel in the metal pressure generation nozzle (9), and a heat-resistant sealing ring (10) is disposed between the lower surface of the metal mounting post (7) and the stepped surface of the outlet channel in the metal pressure generating nozzle (9). 6. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором верхний конец металлического сопла (9) создания давления проходит в покрытый никелем медный корпус (1), внутри покрытого никелем медного корпуса (1) расположено выступающее кольцеобразное тело, снаружи верхнего конца металлического сопла (9) создания давления находится канавка для размещения выступающего кольцеобразного тела, и металлическое сопло (9) создания давления с защелкиванием соединено с покрытым никелем медным корпусом (1).6. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which the upper end of the metal pressure generating nozzle (9) passes into a nickel-plated copper body (1), a protruding annular body is located inside the nickel-plated copper body (1), outside the upper end of the metal nozzle (9) pressurization, a groove is provided to accommodate the protruding annular body, and a snap-fit metal pressurization nozzle (9) is connected to the nickel-plated copper body (1). 7. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором верхняя поверхность металлического установочного столбика (7) расположена выше металлического сопла (9) создания давления, и термостойкий сердечник (6) закреплен на верхней поверхности металлического установочного столбика (7).7. The small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, wherein the top surface of the metal post (7) is located above the metal pressure nozzle (9) and the heat-resistant core (6) is attached to the top surface of the metal post (7). 8. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором диаметр покрытого никелем медного корпуса (1) и диаметр металлического сопла (9) создания давления меньше 20 мм, а длина всего узла из покрытого никелем медного корпуса (1) и металлического сопла (9) создания давления менее 40 мм.8. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, in which the diameter of the nickel-plated copper body (1) and the diameter of the metal pressure generating nozzle (9) are less than 20 mm, and the length of the entire assembly of the nickel-plated copper body (1) and the metal nozzle ( 9) creating a pressure of less than 40 mm. 9. Малогабаритный термостойкий датчик давления по п. 1, в котором на нижнем конце металлического сопла (9) создания давления, который открыт наружу относительно покрытого никелем медного корпуса (1), выполнена внешняя резьба.9. A small-sized heat-resistant pressure sensor according to claim 1, wherein the lower end of the metal pressure generating nozzle (9), which is open outwardly relative to the nickel-plated copper body (1), has an external thread.
RU2020113931A 2019-10-08 2020-04-20 Small-size heat-resistant pressure sensor RU2735900C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910951311.9A CN110646132A (en) 2019-10-08 2019-10-08 Small-size high-temperature pressure transmitter
CN201910951311.9 2019-10-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735900C1 true RU2735900C1 (en) 2020-11-09

Family

ID=68993560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113931A RU2735900C1 (en) 2019-10-08 2020-04-20 Small-size heat-resistant pressure sensor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110646132A (en)
RU (1) RU2735900C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113899493A (en) * 2021-11-02 2022-01-07 西安交通大学苏州研究院 Pressure sensor applied to ultralow temperature environment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1643962A1 (en) * 1988-02-13 1991-04-23 Куйбышевский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова Pressure pickup
US5181422A (en) * 1991-07-30 1993-01-26 Dresser Industries, Inc. Diaphragm type fluid pressure gauge
RU2031381C1 (en) * 1987-04-28 1995-03-20 Научно-исследовательский институт физических измерений High-temperature pressure transducer
CN201207005Y (en) * 2008-05-16 2009-03-11 哈尔滨市东北汽车电子工程技术研究开发中心 High-temperature high-pressure OEM sensor
RU2441208C1 (en) * 2007-11-09 2012-01-27 Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг Pressure measurement device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2376678Y (en) * 1999-05-31 2000-05-03 机械工业部广州电器科学研究所 400A rotary silicon rectifier
US6945118B2 (en) * 2004-01-13 2005-09-20 Honeywell International Inc. Ceramic on metal pressure transducer
CN2757107Y (en) * 2004-12-03 2006-02-08 浙江天信仪表有限公司 High temperature gas pressure taking device
CN2888426Y (en) * 2006-01-10 2007-04-11 昆山双桥传感器测控技术有限公司 High-precision intelligent pressure sensor
CN102288355B (en) * 2011-07-16 2013-05-22 中北大学 High-temperature pressure sensor
CN202149823U (en) * 2011-07-26 2012-02-22 西安创联电气科技（集团）有限责任公司 Pressure transmitter with anti-loosing device
US8656786B2 (en) * 2011-08-01 2014-02-25 Honeywell International Inc. Interchangeable pressure sensor assembly and methods of assembly
DE102012013416A1 (en) * 2012-07-02 2014-01-02 I2S Intelligente Sensorsysteme Dresden Gmbh Sensor system for use in chemical process engineering field, has temperature sensor that is arranged within housing region made of low thermal conductivity material, and connected with temperature guide element
CN106248283A (en) * 2016-09-23 2016-12-21 西安近代化学研究所 A kind of high-temperature-resistance pressure sensor being applicable to temperature and pressure explosive field
CN207395944U (en) * 2017-09-22 2018-05-22 湖南启泰传感科技有限公司 A kind of one-piece type sensor of new construction pressure and temp
CN108225627A (en) * 2018-01-11 2018-06-29 北京中航兴盛测控技术有限公司 Engineering machinery diaphragm pressure transducers and manufacturing method
CN109632180A (en) * 2019-01-07 2019-04-16 上海自动化仪表有限公司 Isolating device for superhigh temperature pressure transmitter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031381C1 (en) * 1987-04-28 1995-03-20 Научно-исследовательский институт физических измерений High-temperature pressure transducer
SU1643962A1 (en) * 1988-02-13 1991-04-23 Куйбышевский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова Pressure pickup
US5181422A (en) * 1991-07-30 1993-01-26 Dresser Industries, Inc. Diaphragm type fluid pressure gauge
RU2441208C1 (en) * 2007-11-09 2012-01-27 Эндресс + Хаузер Гмбх + Ко. Кг Pressure measurement device
CN201207005Y (en) * 2008-05-16 2009-03-11 哈尔滨市东北汽车电子工程技术研究开发中心 High-temperature high-pressure OEM sensor

Also Published As

Publication number Publication date
CN110646132A (en) 2020-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3805710B1 (en) Temperature-pressure integrated sensor
JP5127140B2 (en) Pressure / temperature common transducer
JP6301230B2 (en) Physical quantity measuring device
RU2735900C1 (en) Small-size heat-resistant pressure sensor
US7293464B1 (en) Insulated IC pressure sensor
US10955274B2 (en) Temperature sensing system and flow metering apparatus comprised thereof
JP2009544028A (en) Pressure detection device
WO2022120990A1 (en) Dew point sensor
CN110174210B (en) Pressure sensor and packaging method thereof
US6640639B2 (en) Pressure sensor
CN210089911U (en) Pressure sensor
CN217819136U (en) Pressure sensor
CN210071189U (en) Graphene film pressure sensor
CN208350126U (en) A kind of temperature and pressure integral sensor
US10048149B2 (en) Relative pressure sensor
JP5931004B2 (en) Physical quantity measurement sensor
JP6580526B2 (en) Pressure sensor
CN216050381U (en) High-temperature high-pressure transmitter
RU190699U1 (en) HIGH TEMPERATURE PRESSURE SENSOR
CN204881935U (en) Capacitanc pressure sensing device
CN211717677U (en) Pressure sensor
CN113758612A (en) High-temperature high-pressure transmitter
CN105606237A (en) Temperature transmitter housing capable of heat dissipating and sealing
WO2022120987A1 (en) Condensation system and dew-point instrument thereof
CN219107863U (en) Prevent marine instrument of wetting