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全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统技术方案

技术编号:19741761 阅读:67 留言:0更新日期:2018-12-12 04:09
本发明专利技术公开了一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,温度热流感应组件和陶瓷基板电路分别设置于氧化铝陶瓷管的两端,封装壳体包覆氧化铝陶瓷管的侧壁,且氧化铝陶瓷管侧壁和封装壳体之间设置隔热组件;信号引线沿氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。本发明专利技术采用全陶瓷一体化设计,在热流传感器表面集成温敏传感器并采用全陶瓷封装结构,能够有效解决超高温恶劣环境下热流传感器信号检测时引线失效、无法长时间工作以及高温焊接的可靠性无法保证的问题。

【技术实现步骤摘要】
全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统
本专利技术涉及热流传感领域,尤其涉及一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统。
技术介绍
航空航天发动机的燃烧室以及排气口会出现高于1200℃的局部超高温区、大热流环境。对航空航天发动机内部的热流监测,对于发动机的设计以及材料的选型具有非常重要的意义。传统的热流传感器在超高温环境恶劣环境下,利用有线方式测量信号时,经常会发生引线失效问题,同时也带来了高温焊接可靠性的难题,传感器无法在高温下长时间工作,因此在高温环境中应用大大受限。近年来,随着航空航天技术的发展,在超高温环境下的测试需求越来越广泛,能否长期有效的获取传感器的信号成为航空航天发动机测试的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统。本专利技术的目的可以通过采用如下的技术措施来实现,设计一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,温度热流感应组件和陶瓷基板电路分别设置于氧化铝陶瓷管的两端,封装壳体包覆氧化铝陶瓷管的侧壁,且氧化铝陶瓷管侧壁和封装壳体之间设置隔热组件;信号引线沿氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。其中,温度热流组件包括一中心设置引线过孔的基板,及对称设置于基板两侧的温度热流感应器。其中,温度热流感应器是采用铂/1%铑浆料在基板上印刷制得的热电阻丝和铂丝,二者在热电阻层上呈蛇形设置;热电阻丝和铂丝通过引线过孔连接到信号引线。其中,隔热组件为莫来石隔热材料。其中,封装壳体和氧化铝陶瓷管之间通过高温胶水及固定垫进行封接固定,封装壳体和温度热流感应组件之间通过螺钉进行固定连接。其中,信号引线通过丝网印刷的方式设置于氧化铝陶瓷管侧壁。其中,陶瓷基板电路包括依序连接的传感器信号接收电路、差动放大电路、高通滤波电路及数据采集电路,传感器信号接收电路通过信号引线连接温度热流感应组件。其中,在氧化铝陶瓷管和陶瓷基板电路连接的位置设置一散热片,用以阻隔高温热源和陶瓷基板电路。其中,散热板的平面与封装壳体内截面的面积和形状相同。其中,封装壳体包括封装管体和封装盖板,封装盖板为散热板,封装管体和封装盖板组合完成了对氧化铝陶瓷管的封装。区别于现有技术,本专利技术的全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,温度热流感应组件和陶瓷基板电路分别设置于氧化铝陶瓷管的两端,封装壳体包覆氧化铝陶瓷管的侧壁,且氧化铝陶瓷管侧壁和封装壳体之间设置隔热组件;信号引线沿氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。本专利技术采用全陶瓷一体化设计,在热流传感器表面集成温敏传感器并采用全陶瓷封装结构,能够有效解决超高温恶劣环境下热流传感器信号检测时引线失效、无法长时间工作以及高温焊接的可靠性无法保证的问题。附图说明图1是本专利技术提供的一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统的结构示意图;图2是本专利技术提供的一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统温度热流感应组件的结构示意图;图3是本专利技术提供的一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统的陶瓷基板电路的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步更详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本专利技术保护的范围。参阅图1,图1是本专利技术提供的一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统的结构示意图。该热流传感器1包括温度热流感应组件2、信号引线3、氧化铝陶瓷管5、隔热组件6、封装壳体及陶瓷基板电路8。其中,温度热流感应组件2设置于靠近热源的位置,用以感应热源温度。温度热流感应组件2的结构如图2所示,包括基板20,和设置于基板20两侧的温度热流感应器21。在本专利技术中,是通过在不同温度梯度上分别印刷铂/1%铑浆料制备温度传感器,作为超高温敏感电阻,利用铂/1%铑电阻对温度敏感特性,测试传感器上下表面的温度T1、T2,对热流传感器进行热补偿。具体的,采用在印刷金属电阻时,设计为蛇形电阻,一个铂电阻覆盖陶瓷层,另一个裸露在陶瓷基片上,利用二者的温度变化分别测试热流梯度上的温度T1、T2。图2中,10、14、15和16为铂丝,11和12为热电阻丝,其中11、14、16通过热阻层覆盖,以使基板20上的铂丝及热电阻丝因热阻层的阻隔而形成不同的温度梯度。13为引线过孔,连接引线过孔13的四个方块形状为接线点,铂丝及热电阻丝连接至接线点,并通过接线点从引线过孔中延伸至基板20连接氧化铝陶瓷管5的一侧,进一步连接至信号引线3。电阻通过基板20上的引线过孔连接到信号引线3。信号引线3通过丝网印刷的方式设置于氧化铝陶瓷管5的侧壁,沿氧化铝陶瓷管5的侧壁从设置热流感应组件2的一端延伸至另一端,连接到陶瓷基板电路8,以将温度热流感应组件2感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路8。氧化铝陶瓷管5和陶瓷基板电路8连接的位置设置一散热片,用以阻隔高温热源和陶瓷基板电路8,散热板的平面与封装壳体内截面的面积和形状相同。优选的,封装壳体包括封装管体7和封装盖板9,封装盖板9为散热板,封装管体7和封装盖板9组合完成了对氧化铝陶瓷管5的封装。利用氧化铝粉末原料制备封装壳体,封装壳体包覆氧化铝陶瓷管5的侧壁,且氧化铝陶瓷管5侧壁和封装壳体之间设置隔热组件6。在本专利技术中,隔热组件6采用莫来石隔热材料。封装壳体呈筒状,其内截面可为任意形状,优选为圆形。内部设置通过莫来石隔热材料包覆的氧化铝陶瓷管5。封装壳体和氧化铝陶瓷管5之间通过高温胶水及固定垫进行封接固定,封装壳体和温度热流感应组件2之间通过螺钉进行固定连接。陶瓷基板电路8的结构如图3所示,包括依序连接的传感器信号接收电路、差动放大电路、高通滤波电路及数据采集电路,传感器信号接收电路通过信号引线连接温度热流感应组件2,接收温度热流感应组件2通过信号引线3传输的热流温度信号,接收后依次传输到差动放大电路和高通滤波电路进行放大和滤波处理,完成后通过数据采集电路进行采集以供后续的分析监控使用。区别于现有技术,本专利技术的全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,温度热流感应组件和陶瓷基板电路分别设置于氧化铝陶瓷管的两端,封装壳体包覆氧化铝陶瓷管的侧壁,且氧化铝陶瓷管侧壁和封装壳体之间设置隔热组件;信号引线沿氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。本专利技术采用全陶瓷一体化设计,在热流传感器表面集成温敏传感器并采用全陶瓷封装结构,能够有效解决超高温恶劣环境下热流传感器信号检测时引线失效、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,其特征在于,包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,所述温度热流感应组件和所述陶瓷基板电路分别设置于所述氧化铝陶瓷管的两端,所述封装壳体包覆所述氧化铝陶瓷管的侧壁,且所述氧化铝陶瓷管侧壁和所述封装壳体之间设置隔热组件;所述信号引线沿所述氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接所述温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。

【技术特征摘要】
2018.03.20 CN 20181022865141.一种全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,其特征在于,包括:温度热流感应组件、信号引线、氧化铝陶瓷管、隔热组件、封装壳体及陶瓷基板电路;其中,所述温度热流感应组件和所述陶瓷基板电路分别设置于所述氧化铝陶瓷管的两端,所述封装壳体包覆所述氧化铝陶瓷管的侧壁,且所述氧化铝陶瓷管侧壁和所述封装壳体之间设置隔热组件;所述信号引线沿所述氧化铝陶瓷管侧壁设置,连接所述温度热流感应组件和陶瓷基板电路,以将温度热流感应组件感应到的温度和热流信号传输到陶瓷基板电路。2.根据权利要求1所述的全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,其特征在于,所述温度热流组件包括一中心设置引线过孔的基板,及对称设置于所述基板两侧的温度热流感应器。3.根据权利要求2所述的全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,其特征在于,所述温度热流感应器是采用铂/1%铑浆料在基板上印刷制得的热电阻丝和铂丝,二者在热电阻层上呈蛇形设置;所述热电阻丝和铂丝通过引线过孔连接到信号引线。4.根据权利要求1所述的全陶瓷封装的用于超高温环境下热流传感器信号测试系统,其特征在于,所述隔热组件为莫来石隔热材料。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭秋林张磊寇海荣刘冠宇吕文熊继军董和磊
申请(专利权)人:中北大学
类型:发明
国别省市:山西,14

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