[发明专利]蓝宝石超高温压力传感器原型样机及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蓝宝石超高温压力传感器原型样机，包括蓝宝石无源耐高温压敏元件、远距离无线传输模块，特征信号无线读取存储模块，压力传感器原型样机外侧一端安装有防热冲击板，另一端安装有散热板，压力传感器原型样机内部一侧安装有蓝宝石无源耐高温压敏元件，蓝宝石无源耐高温压敏元件由耐高温敏感电容及高温无线传输电感线圈组成，且无源耐高温压敏元件与远距离无线传输模块之间设有耐高温隔热材料层，特征信号无线读取存储模块中安装有耐高温测试天线。本发明使得传感器原型样机的无源耐高温压敏模块可以工作于1200℃以上超高温环境，无线读取存储模块工作于高温环境，进而实现在超高温温度环境中特征信号的原位测试。

技术领域

本发明涉及传感器原型样机领域，具体涉及一种蓝宝石超高温压力传感器原型样机及其制备方法。

背景技术

随着先进航空发动机、燃气轮机等大型装备性能的不断发展，对在超高温环境下工作部件的监控测试能力要求日益提高，其中1200℃以上超高温环境中压力参数的测试已逐渐成为制约这些大型装备制造的关键技术“瓶颈”。现有的高温压力传感器主要是基于硅、SOI、碳化硅、陶瓷等材料，其主要通过电引线实现信号的读取，传感器的材料性能及信号读取方法限制了其工作温度范围，不可长时间稳定地实现1200℃以上超高温环境下压力参数的原位动态测试，相对于先进发动机及燃气轮机等大型装备制造中高温恶劣环境的应用还存在较大的差距。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种蓝宝石超高温压力传感器原型样机及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种蓝宝石超高温压力传感器原型样机，包括蓝宝石无源耐高温压敏元件、远距离无线传输模块，特征信号无线读取存储模块，压力传感器原型样机外侧一端安装有防热冲击板，另一端安装有散热板，压力传感器原型样机内部一侧安装有蓝宝石无源耐高温压敏元件，蓝宝石无源耐高温压敏元件由耐高温敏感电容及高温无线传输电感线圈组成，且蓝宝石无源耐高温压敏元件与远距离无线传输模块之间设有耐高温隔热材料层，特征信号无线读取存储模块中安装有耐高温测试天线，且所述耐高温测试天线与远距离传输线圈之间安装有隔热材料，所述蓝宝石无源耐高温压敏元件内设有敏感密封空腔，所述蓝宝石无源耐高温压敏元件、远距离传输线圈及耐高温测试天线通过电感间的互感耦合进行信号传输。

优选地，所述耐高温压敏元件通过两固定垫安装在所述压力传感器原型样机一侧；所述防热冲击板通过陶瓷螺钉紧密的固定在原型样机结构上；所述隔热材料层采用防震隔热棉。

优选地，所述散热板通过螺钉与蓝宝石密封空腔紧密组合在一起。

优选地，所述耐高温测试天线通过绕制钨杆制作而成。

本发明还提供了上述蓝宝石超高温压力传感器原型样机的制备方法，包括如下步骤：

S1、蓝宝石密封空腔的制备

S11、试样预处理：

选用直径为2英寸厚度为0.6mm的蓝宝石单抛片及双抛片，使用飞秒激光器在蓝宝石双抛片中间加工出1cm*1cm大小的方形电容空腔；通过丙酮试剂对蓝宝石单抛片进行去污处理，并通过超声波对其表面的杂质进行清洗，清洗完成后，将蓝宝石基片置于烘干箱中待用；

S12、中间层制备

取厚度为50μm的99氧化铝生带，在其上切割6cm*6cm方形孔；

S13、扩散焊接

将所得的蓝宝石单抛片、中间切割有电容空腔的蓝宝石双抛片，以及中间切割有方形孔的氧化铝生带，按单抛片-氧化铝生带-蓝宝石双抛片-氧化铝生带-单抛片的顺序组装后，置于高温加热炉中，在其上盖一块直径为6cm的刚玉块；关上炉门，打开烧结炉开关，调节烧结炉工艺参数曲线使得组合式样按设定的温度参数曲线逐渐升温；