基于非共烧技术的高温压力传感器设计.pdf

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1、94传感器与微~(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)02-0094-03基于非共烧技术的高温压力传感器设计戴萧嫣，杨明亮(1．中北大学仪器与电子学院，山西太原030051；2．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051；3．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：设计一种基于氧化锆(ZrO)的高温非共烧陶瓷压力传感器。在已有的低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的基础上，经过改进采用了高温非共烧技术进行陶瓷传感器的制作。先进行

2、传感器基底的制作，再制作传感器的金属电路部分。这样解决了高温共烧技术中各材料高温烧结热膨胀系数不匹配的问题。传感器信号读取采用两个电感耦合的方式，实现了非接触压力测量。制作的传感器高温环境下力学特性稳定。测试结果显示：传感器的谐振频率随外加压力的增加而减小，其谐振频率变化对压力的响应灵敏度约为491．10kHz／bar。关键词：氧化锆；非共烧；传感器；电容器；频率中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0094-03Design0fhightemperaturepressuresensorbased0nm1-1●nO-CO-IIrecIte

3、cnn0l0gVDAIXiao．yan．YANGMing．1iang。(1．CollegeofInstrumentsandElectronic，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementandTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；3．KeyLaboratoryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducat

4、ion，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Ahightemperatureno—co—firedceramicpressuresensorbasedonZirconia(ZrO2)isdesigned．BasedontheexistinglowtemperatureCO—firedceramic(LTCC)process，theimprovedhigh—temperatureno—co—firedtechnologyisusedtofabricateceramicsensor．Thatistosaythatthese

5、nsorsubstrateisfirstlyfabricated，andthenthemetalliccircuitofthesensorisrealized．Theproposedmethodsolvestheproblemsofthermalexpansioncoefficientmismatchofhigh—temperaturesinteringmaterials．Read—outofsensorsignalsusetwoinductivecouplingmethods，whichenablesnon—contactpressuremeasurement．Thefabricat

6、edsensorhasprettystablemechanicalpropertiesunderhightemperatures．Theresuhsshowthattheresonancefrequencyofsensordecreaseswiththeincreaseofpressure，itsresponsesensitivityoftheresonancefrequencytopressureisabout491．10kHz／bar．Keywords：zirconia(ZrO2)；no—co—fired；sensor；capacitor；frequency0引言时由于低温共烧陶瓷

7、在经历高温排胶等烧结过程之后，低航空航天等领域中的一些特殊环境属于高温环境(通温共烧陶瓷硬度极高，脆性较大，弹性较差。氧化锆常大于500℃以上)检测压力的传感器中电连接所用金属(ZrO)的高温陶瓷可以来克服这些问题，高温陶瓷因其成引线是良热导体刮，引线传热会使电源、信号电路的温度分中含有部分功能性添加剂(如氧化钙、氧化钇等)，导致升高，导致测试系统迅速失效，金属引线在高温下应用具有其部分特性发生了改变，使得氧化锆高温陶瓷韧度增强，因局限性。基于