The invention provides a wide range of high temperature silicon sapphire pressure sensor structure, including titanium alloy shell, two titanium alloy diaphragm, connecting column, sapphire diaphragm, monocrystalline silicon and metal wire resistance strain. One of the titanium alloy diaphragm and sapphire film by vacuum sintering method together to form a pressure sensor sensitive element. In the sapphire diaphragm, by way of heteroepitaxial growth of monocrystalline silicon thin film and a layer of 0.1 0.5 m. In the epitaxial film using semiconductor planar process a monocrystalline silicon strain resistance, the resistor Wheatstone bridge. Another is titanium alloy diaphragm connection of a cylinder, a concave spherical surface machining cylinder, completely fit with the sapphire diaphragm deformation, no load and distance between the sapphire diaphragm 10 m 5. The upper and lower diaphragm of the utility model is composed of a separated double membrane structure, which has the advantages of high sensitivity when measuring the pressure of a small range, and can also be used for measuring the pressure of a large range.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于先进传感器技术研究中的传感器优化设计的
,具体涉及一种高温大量程硅-蓝宝石压力传感器结构。
技术介绍
高温高压环境下压力的高精度测量技术在工业、航空、航天、武器装备等领域具有非常广泛的应用前景。同时,由于敏感材料温度特性的限制,该技术一直是压力测量领域有待攻克的难题。目前,国内外研制出的高温压力传感器包括合金薄膜压力传感器、绝缘衬上硅(Silicon-On-Insulator,简称SOI)压力传感器、SiC压力传感器、硅-蓝宝石压力传感器等。其中合金薄膜压力传感器利用薄膜沉积代替了传统粘贴式应变片的胶接,实现了高温下的压力测量,但受加工工艺及结构复杂、体积较大、传感器灵敏度低等因素影响,给使用带来很多不便;SOI压力传感器受工艺及结构限制,应用范围受到限制;SiC压力传感器由于单晶与薄膜材料的制备和器件制造的难度很大,其研究水平与实际应用的要求还有较大的差距;硅-蓝宝石压力传感器由于良好的机械特性及耐高温特性,成为目前研究的热点技术。压阻式压力传感器结构主要分为单膜片和双膜片两种,其中单膜片结构用于小量程的压力测量,灵敏度较高,但测量范围较小;双膜片结构用于大量程的压力测量,测量范围较大,但灵敏度较低。同时实现高灵敏度和大量程的压力传感器结构一直都是研究的难点。基于以上背景,设计一种硅-蓝宝石压力传感器结构使其不仅能够在高温高压下正常工作,还拥有灵敏度高,线性度好等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计出一种灵敏度高,线性度好的高温大量程压力传感器。为了达到上述目的,本专利技术的技术方案如下:一种高温大量程硅-蓝宝石压力传感器结构, ...
【技术保护点】
一种高温大量程硅‑蓝宝石压力传感器结构,其特征在于:包括钛合金壳体(1)、下钛合金膜片(2)、蓝宝石膜片(3)、单晶硅应变电阻(4)、上钛合金膜片(5)、连接柱体(6)和金属引线(7),其中钛合金壳体(1)为下钛合金膜片(2)、蓝宝石膜片(3)、单晶硅应变电阻(4)、上钛合金膜片(5)、连接柱体(6)和金属引线(7)提供支撑和保护,下钛合金膜片(2)和蓝宝石膜片(3)通过真空烧结的方式结合在一起,组成弹性敏感膜片;以蓝宝石膜片(3)为衬底,在其上通过半导体工艺加工出单晶硅应变电阻(4),形成硅‑蓝宝石结构;通过对称式的方式对膜上的单晶硅应变电阻(4)进行排列,利用金属引线(7)进行连接,组成惠斯顿电桥;下膜片与上钛合金膜片(5)通过连接柱体(6)组成分离式的双膜片结构,提高传感器测量范围。
【技术特征摘要】
1.一种高温大量程硅-蓝宝石压力传感器结构,其特征在于:包括钛合金壳体(1)、下钛合金膜片(2)、蓝宝石膜片(3)、单晶硅应变电阻(4)、上钛合金膜片(5)、连接柱体(6)和金属引线(7),其中钛合金壳体(1)为下钛合金膜片(2)、蓝宝石膜片(3)、单晶硅应变电阻(4)、上钛合金膜片(5)、连接柱体(6)和金属引线(7)提供支撑和保护,下钛合金膜片(2)和蓝宝石膜片(3)通过真空烧结的方式结合在一起,组成弹性敏感膜片;以蓝宝石膜片(3)为衬底,在其上通过半导体工艺加工出单晶硅应变电阻(4),形成硅-蓝宝石结构;通过对称式的方式对膜上的单晶硅应变电阻(4)进行排列,利用金属引线(7)进行连接,组成惠斯顿电桥;下膜片与上钛合金膜片(5)通过连接柱体(6)组成分离式的双膜片结构,提高传感器测量范围。2.如权利要求1所述的高温大量程硅-蓝宝石压力传感器结构,其特征在于:下钛合金膜片(2)是周边固支圆平膜片,与蓝宝石膜片(3)烧结在一...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭占社,卢超,黄漫国,李欣,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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