[发明专利]制造压力传感器的方法

说明书

一种制造过热或火警探测系统的方法，包括以下步骤：微机械加工压力传感器，以及紧固传感器管使之与所述压力传感器流体连通。所述传感器管可包括含有在加热时释出气体的材料的中空管。所述微机械加工步骤可包括掺杂第一层的至少一部分、至少部分地在所述经掺杂部分内形成空腔，以及在所述空腔上形成可变形隔膜。

技术领域

本公开涉及一种用于过热或火警系统中的压力传感器，且明确地说，涉及一种制造传感器和此类系统的方法。这样的过热或火警系统可用以监控包含飞行器的各个部分和其它航天应用的数个不同环境。

发明背景

已知的过热或火警系统包括与压力传感器流体连通的传感器管，该压力传感器也称为压力开关模块。该传感器管通常包括含有金属氢化物芯(通常为氢化钛)和惰性气体填充物(例如氦气)的金属传感器管。此类系统显示于US-3122728(Lindberg)中。

传感器管暴露于高温会使得金属氢化物芯释出氢气。传感器管中相关的压力升高使得压力传感器中正常情况下开启的压力开关关闭。此产生离散警报。压力传感器还经配置以由于与惰性气体填充物的热膨胀相关联的压力升高而产生平均过热警报。所述离散与平均警报状态可使用单个压力开关探测为单个警报状态或使用至少两个压力开关而分开探测。

与气动式火灾/过热探测器一起使用的单警报压力传感器的一个实例描述于US5136278A(Watson)中。此探测器使用两个可变形金属隔膜来形成气动式压力传感器开关。所述隔膜通常由TZM合金盘(alloy disc)形成，所述TZM合金盘已经受压力形成操作以实现传感器的所需压力设定点。在压力形成之后，所得隔膜的直径约为5到10mm。

历史上，隔膜的压力形成是在最终装配气动式压力探测器之前进行。对此制造工艺的改善描述于US2009/0236205(Nalla)中。此文献公开了一种在最终装配开关模块之后执行压力形成操作的方法。尽管存在此改善，但制造具有可一致地重复的压力设定点的传感器为相对耗时且可能成本较高的程序。

与已知设计相关联的另一缺点为气动式压力开关的相对较大的内部自由容积。气动式压力传感器的自由容积内的气体将减小与惰性气体的膨胀或传感器管内的氢气释出相关联的压力升高。此将对系统的热探测能力具有不利影响。此外，在离散警报状况期间释出的氢气可能进入气动式压力开关的自由容积。此氢气因而不再与金属氢化物芯物理接触，且无法在冷却时被重新吸收。此将对探测系统在离散警报事件之后成功重置的能力具有不利影响。这些影响对于短的传感器管长度都更加显著。

本公开设法解决这些问题中的至少一些。

发明概要

本文公开了一种制造过热或火警探测系统的方法，其包括以下步骤：微机械加工压力传感器；以及紧固传感器管使之与所述压力传感器流体连通。

应理解，术语‘压力传感器’意在是指可探测压力变化的任何传感器。所述压力传感器可包括一个或多个个别‘压力开关’，其中的每一者将因压力变化而启动。所述开关会在特定压力阈值(‘压力设定点’)下被启动以开启或关闭电端子，因此提供数字输出。数字压力开关的一个实例为具有可变形隔膜的气动式压力探测器。或者，所述开关可视压力而变提供连续改变的输出，因此提供模拟输出。模拟压力开关的一个实例为电子压力传感器，例如电容式或压阻式传感器。

术语‘微机械加工’(或‘微系统技术’(MST))在此项技术中是众所周知的，是指在微米尺度上制造三维结构。通常，这些结构使用半导体衬底，例如硅或基于硅的衬底(即，晶片)，但也可使用其它衬底。基本制造技术涉及沉积极薄的层并且图案化所述层以及蚀刻。使用微机械加工方法产生的系统通常称为‘微机电系统’(MEMS)。

使用微机械加工技术能够产生具有小得多且更准确的尺寸的压力传感器。此允许更高效且可靠的制造工艺。以此方式制成的压力传感器可提供对压力变化更准确并且可靠的反应。