一种柔性液位传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种柔性液位传感器，包括柔性衬底(1)，设置在柔性衬底(1)四周的4个安装孔(2)，设置在柔性衬底(1)中部的栅格电容结构(3)，设置在栅格电容结构(3)上表面的表面保护层(4)，一端与栅格电容结构(3)相连的引出导线(5)和设置在柔性衬底(1)一侧与引出导线(5)相连的接插件(6)。本实用新型专利技术提供的一种柔性液位传感器，将柔性结构铺展贴合到轻质介质柱面上，使其能与液位传感器外缘柱共形，能够大幅度的减少了机械传感器必须的伸缩结构和电阻结构，可以有效实现判节功能，进而弥补了液位测量盲区，提高了液位测量的精准程度与反应速度。速度。速度。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性液位传感器


[0001]本技术涉及航天液位传感器
，具体涉及一种采用激光微熔覆直写方法制备的柔性液位传感器。

技术介绍

[0002]航天动力系统是火箭发射的关键子系统，液体燃料加注状态直接影响火箭发射的准备状态。新一代火箭的贮箱结构大，液位测量量程增加，在原有推进剂质量控制的要求下，推进剂液位高度的变化量更小，这就要求用于敏感火箭各部段飞行末段贮箱内推进剂耗尽液位的测量精度更高。而目前贮箱内低温推进剂液位连续测量准确度不佳、电容式液位计安装不便等问题仍然存在，传感器过节处测不准的问题突出。本项目的新型原理的连续式液位传感器技术能够提升低温推进剂液位测量准确度和抗干扰性，保证在极端温度、介质环境下的液位测量绝对精度优于2mm。
[0003]为了满足日益恶劣的低温压力环境和更高的液位测量精度需求，并且减轻加注系统的质量，需要开发新型航天液位传感器。传统航天液位传感器多采用机械式或电阻式液位传感器为主。这类传感器精度偏低，响应速度较慢，造成燃料加注时会产生数千克的燃料冗余；这类传感器本身结构笨重，需要进行减重设计。另外，目前的航天液位传感器采用的是分节组装的策略，无法判断燃料加注到哪一节。

技术实现思路

[0004]本技术是为了克服现有技术中新一代火箭燃料加注系统液位传感器感知贮箱内低温推进剂液位连续测量准确度不佳、电容式液位计安装不便的技术问题，提供一种柔性液位传感器，将柔性结构铺展贴合到轻质介质柱面上，使其能与液位传感器外缘柱共形，能够大幅度的减少了机械传感器必须的伸缩结构和电阻结构，可以有效实现判节功能，进而弥补了液位测量盲区，提高了液位测量的精准程度与反应速度。
[0005]本技术提供一种柔性液位传感器，包括柔性衬底，设置在柔性衬底四周的4个安装孔，设置在柔性衬底中部的栅格电容结构，设置在栅格电容结构上表面的表面保护层，一端与栅格电容结构相连的引出导线和设置在柔性衬底一侧与引出导线相连的接插件；柔性衬底具有柔性弯曲功能，可以贴覆到液位传感器中心极柱上。
[0006]激光微熔覆直写是一种对基体损伤较小，且对基体材质与表面差异敏感度不高的表面工艺。能在表面微损的条件下实现异质材料的逐层制造，且加工过程无需模板。
[0007]本技术所述的一种柔性液位传感器，作为优选方式，柔性衬底的材料包括聚酰亚胺、硅橡胶、云母片。
[0008]本技术所述的一种柔性液位传感器，作为优选方式，栅格电容结构的金属层材料为铜、镍、银、金、铂、ITO。
[0009]本技术所述的一种柔性液位传感器，作为优选方式，表面保护层的厚度为5
‑
25μm。
[0010]本技术所述的一种柔性液位传感器，作为优选方式，表面保护层具有水氧隔离功能和阻焊功能。
[0011]本技术所述的一种柔性液位传感器，作为优选方式，接插件为航天级接插件。
[0012]本技术所述的一种柔性液位传感器，在制备过程中包括以下步骤：
[0013]S1、按照需求在柔性衬底上制备安装孔，安装孔可兼顾定位孔的功能；
[0014]S2、依据定位孔建立加工平面的坐标系，在柔性衬底材料上进行栅格结构的激光微熔覆直写；
[0015]S3、在直写结构表面制备保护薄膜；
[0016]S4、焊接接插件并且局部增强。
[0017]完成了航天液位传感器柔性传感单元的制备后，将柔性传感器共形贴覆到柱体表面，然后完成传感器组网和定位，即可完成航天柔性液位传感器的制备。其中，柱体结构为液位传感器外缘柱
[0018]本技术与现有技术相比的优点在于：
[0019]将柔性结构铺展贴合到轻质介质柱面上，使其能与液位传感器外缘柱共形。这样不仅大幅度的减少了机械传感器必须的伸缩结构和电阻结构，而且可以有效实现判节功能，进而弥补了液位测量盲区，提高了液位测量的精准程度与反应速度。
附图说明
[0020]图1为一种柔性液位传感器结构示意图。
[0021]附图标记：
[0022]1、柔性衬底；2、安装孔；3、栅格电容结构；4、表面保护层；5、引出导线；6、安插件。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，一种柔性液位传感器，包括柔性衬底1，设置在柔性衬底1四周的4个安装孔2，设置在柔性衬底1中部的栅格电容结构3，设置在栅格电容结构3上表面的表面保护层4，一端与栅格电容结构3相连的引出导线5和设置在柔性衬底1一侧与引出导线5相连的接插件6；柔性衬底1具有柔性弯曲功能，可以贴覆到液位传感器中心极柱上；柔性衬底1的材料包括聚酰亚胺、硅橡胶、云母片；栅格电容结构3的金属层材料为铜、镍、银、金、铂、ITO；表面保护层4的厚度为5
‑
25μm；表面保护层4具有水氧隔离功能和阻焊功能；接插件为航天级接插件。
[0026]本实施例在制备过程中，包括以下步骤：
[0027]S1、将电子浆料按照栅格图形制备与柔性衬底1表面，根据工作平台与激光入射角与外缘柱的半径，选择合适的柔性衬底膜，并对加工图形进行分形处理；其中栅格图形的线间距为50
‑
500μm，金属栅格的膜厚为3
‑
70μm；当所需要的膜厚为20微米以下时，采用丝网印刷的方式完成图形化；当所需要的膜厚为20微米以下，且需要无掩模快速成形时，采用挤出
式直写方式制备金属层图形化；
[0028]S2、采用激光微熔覆直写的方式选择性加工厚膜电极层；金属层的膜厚3至70位焊盘可以镀金、镍等增强焊接性能的涂层；在金属层成形后，对传感器整体进行热处理，减少层间应力，热处理的温度为100
‑
150℃，时间为30
‑
90分钟；
[0029]S3、采用有机溶剂清洗激光未加工区域，采用醇类有机溶剂清除加工区域，清理非加工区域的金属层并提高金属层分辨率；
[0030]S4、将隔离防护涂层制备于厚膜金属层表面，隔离防护涂层可以采用光固化技术进行快速固化，隔离防护涂层的平均厚度5
‑
25μm，平均偏差小于15％，隔离防护涂层具有水氧隔离功能和阻焊功能；
[0031]S5、组装接插件6：基于接插件6的信号线组成传感网络，使得液位测量的量程可以通过组网而尽可能增加。
[0032]以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性液位传感器，其特征在于：包括柔性衬底(1)，设置在所述柔性衬底(1)四周的4个安装孔(2)，设置在所述柔性衬底(1)中部的栅格电容结构(3)，设置在所述栅格电容结构(3)上表面的表面保护层(4)，一端与所述栅格电容结构(3)相连的引出导线(5)和设置在所述柔性衬底(1)一侧与所述引出导线(5)相连的接插件(6)；所述柔性衬底(1)具有柔性弯曲功能，可以贴覆到液位传感器中心极柱上。2.根据权利要求1所述的一种柔性液位传感器，其特征在于：所述柔性衬底(1)的材料包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳韬源，程旭峰，朱永炉，张雷博，刘建华，刘鹏，冯红亮，彭泳卿，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：新型
国别省市：