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专利号: 2016103280959
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种LTCC光纤法珀高温压力传感器,其特征在于:包括陶瓷基座(1)、陶瓷插芯(2)、尾柄(3)和光纤(4);陶瓷基座(1)内设有内腔(5),内腔(5)与陶瓷基座(1)底面之间形成陶瓷压力敏感膜片(6),陶瓷基座(1)、内腔(5)及陶瓷压力敏感膜片(6)采用LTCC技术一体化制造而成;陶瓷插芯(2)固定于陶瓷基座(1)上,且陶瓷插芯(2)的底部伸至内腔(5)中;尾柄(3)固定于陶瓷插芯(2)的顶部,光纤(4)固定于陶瓷插芯(2)及尾柄(3)中;陶瓷插芯(2)及光纤(4)的出光面与陶瓷压力敏感膜片(6)平行放置构成法珀腔(7);陶瓷基座(1)、内腔(5)、陶瓷压力敏感膜片(6)、陶瓷插芯(2)、尾柄(3)和光纤(4)都位于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的LTCC光纤法珀高温压力传感器,其特征在于:所述的陶瓷插芯(2)和光纤(4)的出光面都经过研磨处理。

3.根据权利要求1或2所述的LTCC光纤法珀高温压力传感器,其特征在于:所述的陶瓷压力敏感膜片(6)的反射光一面镀有反射膜(8)。

4.如权利要求1所述的LTCC光纤法珀高温压力传感器的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)陶瓷基座(1)制备:陶瓷基座(1)及其内腔(5)、陶瓷压力敏感膜片(6)是采用LTCC技术一体化制造而成的,具体为,a)通过打孔机形成生瓷片的定位孔、过孔以及内孔结构;b)通过定位孔将多层100μm厚的生瓷片进行叠片,并保证过孔及内孔的垂直度;c)将叠片完成后的整体结构真空封装后置于层压机中进行层压;d)将层压后的生瓷片结构在烧结炉中进行烧结即可;其中,由下而上计,第一层生瓷片作为陶瓷压力敏感膜片(6),陶瓷压力敏感膜片(6)的厚度通过第一层生瓷片厚度的设计来实现;第二层生瓷片到第六层生瓷片上开设内孔,五个内孔叠压形成陶瓷基座(1)的内腔(5),内孔直径决定陶瓷压力敏感膜片(6)的有效直径,陶瓷压力敏感膜片(6)的有效直径通过内孔直径的设计来实现;第七层生瓷片到第N层生瓷片上开设过孔,若干过孔叠压形成用于固定陶瓷插芯(2)的孔结构,陶瓷插芯(2)固定于陶瓷基座(1)内的深度通过若干过孔的总深度的设计来实现;

2)陶瓷基座(1)与陶瓷插芯(2)固定:将陶瓷插芯(2)的底部通过陶瓷高温烧结技术或高温胶水固定于陶瓷基座(1)上的过孔内,保证陶瓷插芯(2)与陶瓷基座(1)垂直固定;

3)陶瓷插芯(2)与尾柄(3)固定:将陶瓷插芯(2)的顶部通过压接机压接在尾柄(3)内;

4)光纤(4)与陶瓷插芯(2)、尾柄(4)固定:光纤(4)通过高温胶水胶结固化于陶瓷插芯(2)及尾柄(3)中,具体为,将高温胶水注入尾柄(3)及陶瓷插芯(2)的插孔内,然后将光纤(4)插入尾柄(4)及陶瓷插芯(2)的插孔中,最后加热使高温胶水凝固即可。

5.一种采用双波长解调方法的光纤法珀压力传感系统,其特征在于:包括LTCC光纤法珀高温压力传感器和信号解调系统;

信号解调系统包括SLD光源(102)、第一光纤耦合器(103)、第二光纤耦合器(104)、第一滤波器(105)、第二滤波器(106)、第一光电探测器(107)、第二光电探测器(108)、正交信号处理单元(109)和接口模块(110),其中,第一光纤耦合器(103)分别与SLD光源(102)和第二光纤耦合器(104)连接,第二光纤耦合器(104)又分别与第一滤波器(105)和第二滤波器(106)连接,第一滤波器(105)又与第一光电探测器(107)连接,第二滤波器(106)又与第二光电探测器(108)连接,第一光电探测器(107)和第二光电探测器(108)又同时与正交信号处理单元(109)连接,正交信号处理单元(109)又与接口模块(110)连接;

LTCC光纤法珀高温压力传感器的光纤(4)通过石英单模光纤(111)与信号解调系统的第一光纤耦合器(103)连接。