一种耐辐照高温高压热式流量传感器及其制备方法技术

一种耐辐照高温高压热式流量传感器及其制备方法，涉及传感器技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决传统热式流量传感器的制备工艺存在精度低、误差大，工艺制备过程复杂、成本较高及生产周期较长的问题。本发明专利技术基于陶瓷共烧工艺技术，主要工艺过程包括冲孔工艺、丝网印刷工艺、叠片工艺、切割工艺和排胶烧结工艺等在内的陶瓷共烧工艺技术。通过电极材料体系、结构设计以及调试校准实现不同流量流速的流量传感器制备。本发明专利技术的制造方法可以降低温度梯度和提升换热效率，提高精度和使用寿命，满足高温、高压及辐照的特定环境需求。本发明专利技术可获得一种耐辐照高温高压热式流量传感器及其制备方法。备方法。备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种耐辐照高温高压热式流量传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及测量核反应堆冷却水的流量传感器结构设计及制造方法。

技术介绍

[0002]反应堆一回冷却剂流量是核电站正常运行的重要安全参数之一，因为反应堆堆芯产生的热量必须由一回路中的冷却剂导出，在温度压力不变的情况下，冷却剂流量的大小反映了反应堆输出功率的大小，反应堆冷却剂流经堆芯时，若流量低于其额定值的90％，则反应堆紧急停堆保护系统动作，使反应堆停堆；若流量过大，则会引起反应堆压力容器内堆内各部件的振动，造成安全隐患。基于上述原因，必须对反应堆冷却剂的流量进行测量，确认其流量大于热工设计所要求的流量值，且小于机械设计允许的最大流量值。因此，精确地测量反应堆一回路冷却剂流量，对核电站地安全和运行可靠性具有非常重要地意义。
[0003]由于核反应堆冷却剂一回路位于堆芯，处在高温、高压及辐照的极端环境下，国内尚不具备该环境下的流量监测手段，目前国内主要采用温度传感器对堆芯温度测量的间接测量方式对冷却剂流量进行控制，该方式无法准确、及时的反映热交换效率情况，难以满足对堆芯热交换效率下降及时预警的要求。
[0004]热式流量传感器可以用于液体流量的测量与控制，传感器具有功耗低、量程大、集成度高、结构简单等优点。将其用于高温、高压及辐照环境下的流量测量尚不多见。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决传统热式流量传感器的制备工艺存在精度低、误差大，工艺制备过程复杂、成本较高及生产周期较长的问题，以及提供一种降低温度梯度和提升换热效率，提高精度和使用寿命，满足高温、高压及辐照的特定环境需求，灵敏度高、稳定性好、耐腐蚀的热式流量传感器的制备工艺，而提供一种耐辐照高温高压热式流量传感器及其制备方法。
[0006]一种耐辐照高温高压热式流量传感器，由陶瓷基底1、电极阵列、电极引线和保护绝缘层组成，所述的陶瓷基底1由第一、第二、第三和第四陶瓷生瓷带依次叠压组成，所述的电极阵列由感温电极a 2Z
‑
1、加热电极a 3Z
‑
1、感温电极b 2F
‑
1和加热电极b 3F
‑
1组成，所述的电极引线由感温电极引线a 2Z
‑
1a、加热电极引线a 3Z
‑
1a、感温电极引线b 2F
‑
1a和加热电极引线b 3F
‑
1a组成，所述的保护绝缘层由绝缘保护层a 2和绝缘保护层b 3组成；
[0007]所述的陶瓷基底1上设有开窗结构a 1
‑
7和开窗结构b 1
‑
8，所述的开窗结构a 1
‑
7旁边设有电极过孔a 1
‑
1，所述的开窗结构b 1
‑
8旁边设有电极过孔b 1
‑
2；陶瓷基底1的一侧表面上分别设有引出过孔a 1
‑
3、引出过孔b 1
‑
4、引出过孔c 1
‑
5和引出过孔d 1
‑
6；
[0008]所述的陶瓷基底1的上表面设置有感温电极a 2Z
‑
1、感温电极引线a 2Z
‑
1a、加热电极a 3Z
‑
1和加热电极引线a 3Z
‑
1a；所述的感温电极a 2Z
‑
1上设有感温电极a过孔2Z
‑
2，所述的感温电极引线a 2Z
‑
1a上设有感温电极引线a过孔2Z
‑
1b，且感温电极a 2Z
‑
1与感温
电极引线a 2Z
‑
1a电连接；所述的加热电极a 3Z
‑
1上设有加热电极a过孔3Z
‑
2，所述的加热电极引线a 3Z
‑
1a上设有加热电极引线a过孔3Z
‑
1b，且加热电极a 3Z
‑
1与加热电极引线a 3Z
‑
1a电连接；
[0009]所述的陶瓷基底1的下表面设置有感温电极b 2F
‑
1、感温电极引线b 2F
‑
1a、加热电极b 3F
‑
1和加热电极引线b 3F
‑
1a；所述的感温电极b 2F
‑
1上设有感温电极b过孔2F
‑
2，所述的感温电极引线b 2F
‑
1a上设有感温电极引线b过孔2F
‑
1b，且感温电极b 2F
‑
1与感温电极引线b 2F
‑
1a电连接；所述的加热电极b 3F
‑
1上设有加热电极b过孔3F
‑
2，所述的加热电极引线b 3F
‑
1a上设有加热电极引线b过孔3F
‑
1b，且加热电极b 3F
‑
1与加热电极引线b 3F
‑
1a电连接；
[0010]所述的感温电极a过孔2Z
‑
2、电极过孔a 1
‑
1与感温电极b过孔2F
‑
2的圆心所在中心线重合，所述的加热电极a过孔3Z
‑
2、电极过孔b 1
‑
2与加热电极b过孔3F
‑
2的圆心所在中心线重合，所述的感温电极引线a过孔2Z
‑
1b与引出过孔a 1
‑
3的圆心所在中心线重合，所述的加热电极引线a过孔3Z
‑
1b与引出过孔c 1
‑
5的圆心所在中心线重合，所述的引出过孔b 1
‑
4与感温电极引线b过孔2F
‑
1b的圆心所在中心线重合，所述的引出过孔d 1
‑
6与加热电极引线b过孔3F
‑
1b的圆心所在中心线重合；
[0011]所述的感温电极a 2Z
‑
1、感温电极引线a 2Z
‑
1a、加热电极a 3Z
‑
1和加热电极引线a3Z
‑
1a的上表面设置有绝缘保护层a 2，所述的感温电极b 2F
‑
1、感温电极引线b 2F
‑
1a、加热电极b 3F
‑
1和加热电极引线b 3F
‑
1a的下表面设置有绝缘保护层b 3。
[0012]一种耐辐照高温高压热式流量传感器的制备方法，按以下步骤进行：
[0013]步骤一：将第一、第二、第三和第四陶瓷生瓷带依次叠放后，采用硅胶模具包裹，真空塑封，然后置于温水等静压机内，在温度为70～85℃和压力为6400～7200psi的条件下层压2～3h，再在1000～1200℃的温度条件下烧结成型，得到陶瓷基底1；采用冲孔技术在陶瓷基底1上开设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐辐照高温高压热式流量传感器，其特征在于所述的耐辐照高温高压热式流量传感器由陶瓷基底(1)、电极阵列、电极引线和保护绝缘层组成，所述的陶瓷基底(1)由第一、第二、第三和第四陶瓷生瓷带依次叠压组成，所述的电极阵列由感温电极a(2Z
‑
1)、加热电极a(3Z
‑
1)、感温电极b(2F
‑
1)和加热电极b(3F
‑
1)组成，所述的电极引线由感温电极引线a(2Z
‑
1a)、加热电极引线a(3Z
‑
1a)、感温电极引线b(2F
‑
1a)和加热电极引线b(3F
‑
1a)组成，所述的保护绝缘层由绝缘保护层a(2)和绝缘保护层b(3)组成；所述的陶瓷基底(1)上设有开窗结构a(1
‑
7)和开窗结构b(1
‑
8)，所述的开窗结构a(1
‑
7)旁边设有电极过孔a(1
‑
1)，所述的开窗结构b(1
‑
8)旁边设有电极过孔b(1
‑
2)；陶瓷基底(1)的一侧表面上分别设有引出过孔a(1
‑
3)、引出过孔b(1
‑
4)、引出过孔c(1
‑
5)和引出过孔d(1
‑
6)；所述的陶瓷基底(1)的上表面设置有感温电极a(2Z
‑
1)、感温电极引线a(2Z
‑
1a)、加热电极a(3Z
‑
1)和加热电极引线a(3Z
‑
1a)；所述的感温电极a(2Z
‑
1)上设有感温电极a过孔(2Z
‑
2)，所述的感温电极引线a(2Z
‑
1a)上设有感温电极引线a过孔(2Z
‑
1b)，且感温电极a(2Z
‑
1)与感温电极引线a(2Z
‑
1a)电连接；所述的加热电极a(3Z
‑
1)上设有加热电极a过孔(3Z
‑
2)，所述的加热电极引线a(3Z
‑
1a)上设有加热电极引线a过孔(3Z
‑
1b)，且加热电极a(3Z
‑
1)与加热电极引线a(3Z
‑
1a)电连接；所述的陶瓷基底(1)的下表面设置有感温电极b(2F
‑
1)、感温电极引线b(2F
‑
1a)、加热电极b(3F
‑
1)和加热电极引线b(3F
‑
1a)；所述的感温电极b(2F
‑
1)上设有感温电极b过孔(2F
‑
2)，所述的感温电极引线b(2F
‑
1a)上设有感温电极引线b过孔(2F
‑
1b)，且感温电极b(2F
‑
1)与感温电极引线b(2F
‑
1a)电连接；所述的加热电极b(3F
‑
1)上设有加热电极b过孔(3F
‑
2)，所述的加热电极引线b(3F
‑
1a)上设有加热电极引线b过孔(3F
‑
1b)，且加热电极b(3F
‑
1)与加热电极引线b(3F
‑
1a)电连接；所述的感温电极a过孔(2Z
‑
2)、电极过孔a(1
‑
1)与感温电极b过孔(2F
‑
2)的圆心所在中心线重合，所述的加热电极a过孔(3Z
‑
2)、电极过孔b(1
‑
2)与加热电极b过孔(3F
‑
2)的圆心所在中心线重合，所述的感温电极引线a过孔(2Z
‑
1b)与引出过孔a(1
‑
3)的圆心所在中心线重合，所述的加热电极引线a过孔(3Z
‑
1b)与引出过孔c(1
‑
5)的圆心所在中心线重合，所述的引出过孔b(1
‑
4)与感温电极引线b过孔(2F
‑
1b)的圆心所在中心线重合，所述的引出过孔d(1
‑
6)与加热电极引线b过孔(3F
‑
1b)的圆心所在中心线重合；所述的感温电极a(2Z
‑
1)、感温电极引线a(2Z
‑
1a)、加热电极a(3Z
‑
1)和加热电极引线a(3Z
‑
1a)的上表面设置有绝缘保护层a(2)，所述的感温电极b(2F
‑
1)、感温电极引线b(2F
‑
1a)、加热电极b(3F
‑
1)和加热电极引线b(3F
‑
1a)的下表面设置有绝缘保护层b(3)。2.如权利要求1所述的一种耐辐照高温高压热式流量传感器的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：步骤一：将第一、第二、第三和第四陶瓷生瓷带依次叠放后，采用硅胶模具包裹，真空塑封，然后置于温水等静压机内，在温度为70～85℃和压力为6400～7200psi的条件下层压2～3h，再在1000～1200℃的温度条件下烧结成型，得到陶瓷基底(1)；采用冲孔技术在陶瓷基底(1)上开设呈阵列化排布的开窗结构a(1
‑
7)和开窗结构b(1
‑
8)，并分别在开窗结构a(1
‑
7)和开窗结构b(1
‑
8)的旁边开设电极过孔a(1
‑
1)和电极过孔b(1
‑
2)，并在陶瓷基底(1)的一侧表面上分别设有引出过孔a(1
‑
3)、引出过孔b(1
‑
4)、引出过孔c(1
‑
5)和引出过孔d
(1
‑
6)，再在电极过孔a(1
‑
1)、电极过孔b(1
‑
2)、引出过孔a(1
‑
3)、引出过孔b(1
‑
4)、引出过孔c(1
‑
5)和引出过孔d(1
‑
6)内填充金属浆料；步骤二：在陶瓷基底(1)的上表面制备感温电极a(2Z
‑
1)、感温电极引线a(2Z
‑
1a)、加热电极a(3Z
‑
1)和加热电极引线a(3Z
‑
1a)，并在感温电极a(2Z
‑
1)上开设感温电极a过孔(2Z
‑
2)、在感温电极引线a(2Z
‑
1a)上开设感温电极引线a过孔(2Z
‑
1b)、在加热电极a(3Z
‑
1)上开设加热电极a过孔(3Z
‑
2)以及在加热电极引线a(3Z
‑
1a)上开设加热电极引线a过孔(3Z
‑
1b)，并使感温电极a(2Z
‑
1)与感温电极引线a(2Z
‑
1a)电连接及加热电极a(3Z
‑
1)与加热电极引线a(3Z
‑
1a)电连接；同时，采用丝网印刷方法在陶瓷基底(1)的下表面制备感温电极b(2F
‑
1)、感温电极引线b(2F
‑
1a)、加热电极b(3F
‑
1)和加热电极引线b(3F
‑
1a)，并在感温电极b(2F
‑
1)上开设感温电极b过孔(2F
‑
2)、在感温电极引线b(2F
‑
1a)上开设感温电极引线b过孔(2F
‑
1b)、在加热电极b(3F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，刘成利，赫伟东，孙立凯，程振乾，李宝生，金鹏飞，孙略升，宫占江，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：