專利名稱：高溫藍寶石壓力變送器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)過程檢測與控制系統(tǒng)中，對高溫介質進行檢測，并將測得的壓力信號進行放大、補償、轉換成標準的電信號所使用的一種高溫藍寶石壓力變送器。
背景技術：
國內目前的壓力變送器主要是硅壓阻式壓力變送器，該產品采用IS0技術即在N型硅襯底上外延生長一層P型硅并通過IC微電子擴散，光刻技術制成所需的電阻條，構成力敏電橋，這種產品由于是P-N結隔離，所以產品對溫度影響非常敏感，而且抗干擾能力較差，經過溫度補償后，工作溫度只能在-20-+70℃范圍，而不能在更寬的高溫、低溫環(huán)境下工作，而且壓力量程小于60MPa，否則性能特性急劇變壞。如在許多工業(yè)領域對大于120℃的高溫和-60℃超低溫介質的壓力檢測十分困難，對蒸氣、高溫油脂，空調壓縮機氟等硅壓阻式壓力變送器由于工作溫度范圍小，漂移大而不能使用。
實用新型內容本實用新型的目的在于，避免現(xiàn)有產品中的不足之處，提供一種以藍寶石傳感器做為力敏元件的壓力變送器，以提高壓力變送器在高溫和低溫環(huán)境中工作的性能，滿足自動化檢測和控制的需要。
為了解決硅壓阻式壓力變送器不能檢測大于120℃的高溫和-60℃超低溫壓力介質問題，本實用新型提供一種高溫藍寶石壓力變送器，該產品不僅可以測量大于120℃-350℃的高溫和-60℃超低溫介質，而且還可測量0-4Kpa-200MPa很寬范圍內的腐蝕性介質。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種高溫藍寶石壓力變送器，包括傳感器、散熱器、大規(guī)模專用信號調理電路和溫度補償電路，所述傳感器為硅-藍寶石壓力傳感器，傳感器的應變效應由硅異質外延在藍寶石膜片上產生。
所述大規(guī)模專用信號調理電路設置在變送器線路板上，采用兩線制變送器模塊IC，模塊的輸入端2、14、5腳與藍寶石傳感器輸出相接，模塊的輸出10腳接變送器的正電源端，13腳作為變送器的信號輸出端。
所述硅-藍寶石傳感器密封安裝在變送器金屬外殼中部，外殼前端設金屬散熱片，金屬散熱片下段設一安裝六方，傳感器上方設一補償板，補償板上方設一線路板，線路板與傳感器內引線連接，外殼與金屬焊接面焊接成為一個整體。
本實用新型能夠精確可靠的檢測寬范圍0～4KPa～200MPa壓力介質在高溫120～350℃和超低溫-60℃環(huán)境下工作，體積小巧，安裝使用方便。


圖1是本實用新型剖面結構示意圖。
圖2是本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型采用藍寶石做力敏元件的襯底彈性膜片，其上外延生長一層硅單晶，將硅單晶用微電子光刻工藝刻蝕成所需的電阻條，構成力敏電橋，由于無P-N結隔離及藍寶石自身良好的彈性及絕緣性，和對溫度變化不敏感的特性與硅的高靈敏度及鋼度巧妙的結合在一起，可以承受-65℃-350℃的超低溫工作環(huán)境，并且有強抗輻射能力和優(yōu)良的非線性、遲滯、重復性，而且可靠性很高。藍寶石壓力傳感器的應變效應由硅異質外延在藍寶石膜片上產生，并由鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片雙膜片結構組成，被測壓力傳遞到接收膜片上，在壓力作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出發(fā)生變化，并與被測壓力成正比。
硅-藍寶石壓力傳感器7通過芯片與芯座間無應力封接和芯座與腔體間金屬焊接，將傳感器7密封安裝在變送器金屬外殼2中部，外殼2前端設有金屬散熱片4，傳感器7上方裝一補償板6，補償板6上方裝一線路板3，線路板3與傳感器內引線9連接，外殼2與金屬焊接面8焊接成為一個整體。
本實用新型的大規(guī)模專用信號調理電路設置在變送器線路板3上，采用兩線制變送器模塊IC，模塊的輸入端2、14、5腳與藍寶石傳感器7輸出相接，模塊的輸出10腳接變送器的正電源端，腳13為變送器的信號輸出端。
給變送器通一工作電壓，當介質壓力傳遞到藍寶石傳感器7上，與壓力成正比輸出的傳感器電信號經過補償板6溫度補償電路，線路板3信號放大電路，零位，滿度校準電路和電壓/電流轉換電路處理，輸出工作標準的4-20mA電流信號。同時傳遞到傳感器芯片上的溫度通過金屬散熱片，對介質溫度得到進一步降低，使其性能更穩(wěn)定。
霍斯曼插座1起電連接和IP65防護作用并與其它二次儀表相接，安裝六方5為方便安裝時使用。
其主要技術參數(shù)如下量程0～4KPa～200MPa表壓，絕壓非線性≤0.1％FS、遲滯≤0.06％FS重復性≤0.05％FS綜合精度0.1％溫度范圍-65℃～150℃～350℃電壓12V～36V DC輸出4～20mA二線制溫度漂移(溫補范圍-40～+80℃)0.01％FS/℃～0.03％FS/℃，長期穩(wěn)定性≤0.1％/年。
權利要求1.一種高溫藍寶石壓力變送器，包括傳感器、散熱器、大規(guī)模專用信號調理電路和溫度補償電路，其特征在于所述傳感器為硅-藍寶石壓力傳感器(7)，硅-藍寶石傳感器(7)密封安裝在變送器金屬外殼(2)中部，外殼(2)前端設金屬散熱片(4)，傳感器(7)上方設一補償板(6)，補償板(6)上方設一線路板(3)，線路板(3)與傳感器內引線(9)連接，外殼(2)與金屬焊接面(8)焊接成為一個整體。
2.根據(jù)權利1所述的高溫藍寶石壓力變送器，其特征在于所述大規(guī)模專用信號調理電路設置在變送器線路板(3)上，采用兩線制變送器模塊IC，模塊的輸入端2、14、5腳與藍寶石傳感器(7)輸出相接，模塊的輸出10腳接變送器的正電源端，腳13為變送器的信號輸出端。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高溫藍寶石壓力變送器，其特征在于所述藍寶石膜片由鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片雙膜片構成。
專利摘要高溫藍寶石壓力變送器，包括傳感器、散熱器、大規(guī)模專用信號調理電路和溫度補償電路，所述傳感器為硅－藍寶石壓力傳感器，傳感器的應變效應由硅異質外延在藍寶石膜片上產生。大規(guī)模專用信號調理電路設置在變送器線路板上，采用兩線制變送器模塊IC，本傳感器密封安裝在變送器金屬外殼中部，外殼前端設金屬散熱片，傳感器上方設一補償板，補償板上方設一線路板，線路板與傳感器內引線連接。本實用新型能夠精確可靠的檢測寬范圍0～4KPa～200MPa壓力介質在高溫120～350℃和超低溫－60℃環(huán)境下工作，體積小巧，安裝使用方便。
文檔編號G01L1/18GK2898795SQ20052010593
公開日2007年5月9日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權日2005年12月15日
發(fā)明者李存德 申請人:天水華天微電子有限公司