一种深海应用的高度集成化温度传感器及其生产封装工艺制造技术

技术编号:24796550 阅读:17 留言:0更新日期:2020-07-07 20:36
本发明专利技术涉及海洋观测技术领域,公开了一种深海应用的高度集成化温度传感器,包括温度传感器外壳、温度敏感元件、信号处理电路板、数字信号传输线缆,所述温度敏感元件和信号处理电路板封装于温度传感器外壳内,所述数字信号传输线缆将信号处理电路板与设备电路主板连接。本发明专利技术还公开了一种深海应用的高度集成化温度传感器的生产封装工艺。本发明专利技术整个温度传感器的各个部分被整合为一个整体,简化结构的同时提高了温度传感器的测量精度和抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种深海应用的高度集成化温度传感器及其生产封装工艺
本专利技术涉及海洋观测
,具体为一种深海应用的高度集成化温度传感器及其生产封装工艺。
技术介绍
温度数据是物理海洋观测的基础参数,也是海洋动力学的基本要素,是计算其他诸如盐度、密度、声速物理参数必不可少的因子,因此其被广泛应用于各种探测仪器、运动平台、作业设备、航行船只、水体养殖甚至是军事武器装备上。因此进行常规物理海洋观测,为海洋科学提供有意义数据支持的温度传感器测量精度一般要求在±0.01摄氏度以内,国际上做的比较好的设备,测量准确度可达±0.003摄氏度。常见的温度传感器工作方式一般分为以下几种。1.温度传感器作为主体,独立自主自容式工作,在工作过程中,不与外部进行数据交换,所有的工作数据存储在内部,当工作完成之后,由人工打捞上来,使用通讯电缆与计算机连接,将历史数据全部导出。这种传感器的数据实时性差。2.直接挂接外部的温度传感器成品,使用物理加固的方法将传感器绑在主体上,在两者之间使用水密电缆实现指令与数据的交互通讯。这种方式占用体积较大。3.使用嵌入式集成的方式,将温度传感器的外壳结构和自身的外壳结构整合在一起,可以得到更高的集成度、更可靠的连接效果、更加优良的流体特征,外观看起来也更加美观一些。嵌入式温度传感器虽然在结构方面和主设备集成在了一起,实现了总体体积的小型化,但是传感器的电路仍然需要位置摆放。通常来说,温度传感器的温度敏感部分被封装在一个单独的外壳里面,而这个外壳被安装在仪器主体上。而信号处理电路板独立于温度敏感部分,被安装在仪器主体电路中,两者之间采用电缆连接的方式。这样的形式带来的问题是:首先,增加了整个仪器设计的难度。仪器主体电路板需要开辟一个单独的空间给温度传感器电路板,并且对于温度电路板来所,还需要适量的安装孔来固定。在两个电路板之间,还需要有板至板接插件来实现信号的通讯。因此整个系统空间无法做的很小,对于一些空间有限、结构紧凑的系统来说,增加了设计困难。同时,由于有结构安装加固的需求,导致可靠性方面的降低,对于一些常规性监测实验,如冲击振动,需要在这个地方有额外的考虑,否则电路板很有可能在未来使用过程中脱落下来。另外,对于仪器设备方面来说,需要在设计初始就要考虑相关集成安装的问题,这样就增加了仪器设计的难度。其次,传感器敏感信号容易收到干扰,测量精度受到影响。由于在结构方面是分离的,前端的敏感元件和电路板之间需要用导线进行连接,将敏感元件的信号接入处理电路。在某些应用场合,这跟导线的长度会比较长,而且可能会穿过电学环境恶劣的区域,例如电动机模块、射频模块部分。因而这根导线中传输的是敏感元件的模拟信号,信号强度非常微弱,容易受到导线长短、接触电阻大小、空间电磁干扰强弱的影响。在某些仪器的应用过程中,传感器的测量准确程度收到严重影响,甚至是无法使用。再次,增加传感器使用和管理上的难度。将传感器的敏感元件部分与信号处理电路板进行分离安装,这样,一个设备就被拆解为两个部分,而不是一个整体。在使用和存储过程中,必须要一对一组合放置,保证敏感元件部分和处理电路板之间的对应关系,而不能打乱它们的顺序。由此就增加了管理上的困难。最后,敏感元件部分的结构不确定,造成多种应用场合的结构尺寸多种多样,导致温度传感器无法通用化。
技术实现思路
(一)解决问题针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种深海应用的高度集成化温度传感器,整个温度传感器的各个部分被整合为一个整体,简化结构的同时提高了温度传感器的测量精度和抗干扰能力。(二)技术方案为实现上述增加温度探头的实际使用效果目的,本专利技术提供如下技术方案:一种深海应用的高度集成化温度传感器,包括温度传感器外壳、温度敏感元件、信号处理电路板、数字信号传输线缆,所述温度敏感元件和信号处理电路板封装于温度传感器外壳内,所述数字信号传输线缆将信号处理电路板与设备电路主板连接;所述温度传感器外壳包括信号处理电路板舱、安装部、温度传感器探针,所述安装部设于信号处理电路板舱和温度敏感元件容纳腔的中间,所述信号处理电路板舱填充灌封胶,所述温度传感器探针内部填充上半部分填充可固化的导热介质,下半部分填充灌封胶。进一步的,所述信号处理电路板舱外表面设有螺纹,所述螺纹采用水密接插件形式。进一步的,所述安装部为六角形。进一步的,所述信号处理电路板舱与安装部连接处的外表面还开设有放置O型圈的O型圈槽。进一步的,所述温度敏感元件由温度敏感电阻、两根金属导丝组成,所述金属导丝外设有屏蔽保护套,所述温度敏感电阻设于温度传感器探针内顶部。进一步的,所述信号处理电路板包含模拟信号处理部分、数字信号处理部分、逻辑功能处理部分、温度敏感元件接口、数字通信接口。本专利技术还公开了一种深海应用的高度集成化温度传感器的生产封装工艺,包括以下步骤:1)对加工好的温度传感器外壳进行外观检查,防止出现材料缺陷或加工错误;2)将温度传感器外壳进行超声波清洗后,再在清水下清洗干净,放入烘箱烘干;3)将数字信号传输线缆的数字通讯接口连接至信号处理电路板,并将线缆中的四根信号线与电路板的相关焊点焊接好;4)裁切温度敏感元件的金属导丝至适当的长度,使得焊接后,信号处理电路板放入电路板舱后,温度敏感电阻正好处在温度探针的顶部;5)在温度敏感元件的金属导丝外部加装屏蔽保护套;6)将处理好的温度敏感元件中的两根金属导丝,焊接在信号处理电路板上,保证温度敏感元件处于伸直的状态;7)使用针头吸取导热介质,推送至温度传感器探针部分;8)将带有温度敏感元件的信号处理电路板放入电路板舱,同时使温度敏感电阻进入温度传感器探针的顶部,并完全浸入导热介质中;9)以倒挂姿态放置,储存至少24小时,至导热介质性能稳定;10)使用针头吸取灌封胶,推送至信号处理电路板舱中,控制灌封胶的流量,使之完全浸泡电路板,并浸泡一部分通讯线缆;11)放置并储存至少24小时,至灌封胶完全固化。进一步的,所述步骤5)的套装方式为首先在其中一根导线上套装一较细的屏蔽保护套,随后将两根导丝并拢,在外面整体套装一较粗的屏蔽保护套,屏蔽保护套需要延伸至温度敏感电阻的根部。进一步的,所述步骤7)中的导热介质预先经过抽真空处理。进一步的,所述步骤10)中的灌封胶预先经过抽真空处理。(三)有益效果与现有技术相比,本专利技术提供了一种深海应用的高度集成化温度传感器,具备以下有益效果:1.整个温度传感器的各个部分被整合为一个整体,传感器的安装只需要将传感器拧在仪器设备外壳上、线缆连接至仪器主体电路板上即可,而没有更多的其他部分的组件,结构简单,安装方便;2.由于传感器将信号处理电路集成在了内部,外部不再需要额外的电路板,因此不需要仪器设备提供电路板安装空间,只需要留有通讯接口即可,降低了仪器整体设计的复杂程度;3.不需要仪器设备提供电路板安装空间,可以进一步减小整个仪器的体积,使得小型化设本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:包括温度传感器外壳、温度敏感元件、信号处理电路板、数字信号传输线缆,所述温度敏感元件和信号处理电路板封装于温度传感器外壳内,所述数字信号传输线缆将信号处理电路板与设备电路主板连接;所述温度传感器外壳包括信号处理电路板舱、安装部、温度传感器探针,所述安装部设于信号处理电路板舱和温度敏感元件容纳腔的中间,所述信号处理电路板舱填充灌封胶,所述温度传感器探针内部上半部分填充可固化的导热介质,下半部分填充灌封胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:包括温度传感器外壳、温度敏感元件、信号处理电路板、数字信号传输线缆,所述温度敏感元件和信号处理电路板封装于温度传感器外壳内,所述数字信号传输线缆将信号处理电路板与设备电路主板连接;所述温度传感器外壳包括信号处理电路板舱、安装部、温度传感器探针,所述安装部设于信号处理电路板舱和温度敏感元件容纳腔的中间,所述信号处理电路板舱填充灌封胶,所述温度传感器探针内部上半部分填充可固化的导热介质,下半部分填充灌封胶。


2.根据权利要求1所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:所述信号处理电路板舱外表面设有螺纹,所述螺纹采用水密接插件形式。


3.根据权利要求1所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:所述安装部为六角形。


4.根据权利要求1所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:所述信号处理电路板舱与安装部连接处的外表面还开设有放置O型圈的O型圈槽。


5.根据权利要求1所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:所述温度敏感元件由温度敏感电阻、两根金属导丝组成,所述金属导丝外设有屏蔽保护套,所述温度敏感电阻设于温度传感器探针内顶部。


6.根据权利要求1所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器,其特征在于:所述信号处理电路板包含模拟信号处理部分、数字信号处理部分、逻辑功能处理部分、温度敏感元件接口、数字通信接口。


7.权利要求1-6所述的一种深海应用的高度集成化温度传感器的生产封装工艺,其特征在于:包括以下步骤:
1)对加工好的温度传感器外壳进行外观检查,防止出现材料缺...

【专利技术属性】
技术研发人员:姜飞童海明董刘同于恩伟宋有为
申请(专利权)人:杭州浅海科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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