一种发动机用高温压力传感器的制作方法

1.本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种发动机用高温压力传感器。


背景技术：

2.直升机发动机内部空间狭小，整个系统的控制过程中供油、液压和压缩等都需要大量的压力测量单元，同时为了保证测量的可靠性和准确性，要求传感器在更小的安装空间内实现高温（200℃）的多余度测量。现有技术是在同一位置安装两个传感器，采集两个传感器的数据来测量压力，然而两个传感器的方式占用空间大，不适合紧凑型空间安装，并且两个传感器的位置不同会导致测量的压力有偏差，造成数据不准确。


技术实现要素：

3.本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种发动机用高温压力传感器。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括传感器芯体；其特征在于，所述传感器芯体采用封装充油结构。
5.所述封装充油结构包括烧结管座、弹性金属膜片；所述弹性金属膜片位于烧结管座下方、与烧结管座共同形成封装内腔；该封装内腔内充满硅油。
6.所述封装内腔顶壁并列设置有两个压力敏感芯片，压力敏感芯片通过绝缘胶固定在烧结管座上，两压力敏感芯片并列设置。
7.所述烧结管座设置有十个引脚，每个压力敏感芯片对应五个引脚，每个压力敏感芯片通过金丝与对应引脚相连。
8.进一步地，所述传感器芯体与温度补偿模块相连，传感器芯体的温度补偿模块与各自的信号处理模块相连。
9.更进一步地，所述温度补偿模块包括：电阻r1、r2、r3、r4是压力敏感芯片的电桥，作为支路一；在电桥电阻r1上并联电阻b1，是补偿零点温漂；在电桥电阻r3上串联电阻c3，是补偿零点输出，作为支路二；电阻x与热敏电阻rt串联，作为支路三；支路三与电阻y相并联后作为支路四，是补偿灵敏度温漂；v 、v-是传感器芯体的电源激励输入，out 、out-是传感器芯体的输出端。
10.更进一步地，所述信号处理模块包括芯片u1、u2、u3；芯片u1是为传感器提供电源激励。u1的vi端与芯片u1的vr端相连，u1的iset端与传感器i 相连，u1的rset端与iset端通过电阻r11相连。
11.芯片u2是将传感器mv信号输出放大为标准信号（0.5～5v）输出；u2的rg1端与rg2端通过串联电阻r13、r14相连，u2的-in端与温度补偿模块out-相连，u2的 in端与温度补偿模块out 相连，u2的out端作为输出端out ，u2的ref端与u3相连。
12.芯片u3是调整零点和满量程输出归一化；u3的out1端与-in1相连后通过串联电阻r15、r16接地，u3的 in1端经电阻r12接地，u3的 in2端经r16接地，u3的-in2端分别与out2端及u3的ref端相连。
13.与现有技术相比本实用新型有益效果：
14.本实用新型高温压力传感器用于测试直升机发动机燃油压力，是在同一个耐高温压力传感器芯体内部封装两个独立但基本性能相同的压力传感器芯片实时测量压力，代替两台压力传感器工作，大幅节省了空间，传感器芯体经过温度补偿后进行信号处理，输出两路压力信号，在高温环境下稳定工作。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
16.图1是双芯片压力传感器芯体示意图。
17.图2是压力传感器温度补偿电路图。
18.图3是信号处理模块电路图。
19.图4是双余度高温压力传感器结构示意图。
20.图中，1为引脚、2为烧结管座、3为敏感芯片一、4为金丝、5为金属膜片、6为敏感芯片二、7为压力接口、8为电连接器、9为电磁兼容元件、10为螺钉、11为信号处理模块电路板、12为温度补偿模块电路板一、13为温度补偿模块电路板二、14为双余度传感器。
具体实施方式
21.如图1-4所示，具体实施例：包括传感器芯体；所述传感器芯体采用封装充油结构；所述封装充油结构包括烧结管座2、弹性金属膜片5；所述弹性金属膜片5位于烧结管座2下方、与烧结管座2共同形成封装内腔；该封装内腔内充满硅油；所述封装内腔顶壁并列设置有两个压力敏感芯片，压力敏感芯片通过绝缘胶固定在烧结管座2上；所述烧结管座2设置有十个引脚1，每个压力敏感芯片对应五个引脚1，每个压力敏感芯片各通过一金丝4与对应引脚1相连。所述压力敏感芯片与温度补偿模块相连，两压力敏感芯片的温度补偿模块均与信号处理模块相连。
22.一、传感器芯片。
23.高温压力传感器采用绝缘体上硅soi（silicon on insulator）材料制作高温传感器芯片。传统的p-n结隔离硅芯片，在120℃时p-n结失效会导致传感器的性能恶化甚至失效，soi材料的传感器芯片是以中间层sio2作为介质隔离层解决了p-n结的温度限制，可以工作于200℃以上温度。
24.二、传感器芯体。
25.压力传感器芯体采用隔离式封装的充油结构，敏感芯片用绝缘胶固定在烧结管座2上，敏感芯片上部充满硅油，封装在弹性金属膜片5里感受被测压力，敏感芯片上的电阻引出点用金丝4与烧结管座2的引脚1相连。
26.三、传感器芯体温度补偿电路。如图2，所述温度补偿模块包括相串联的可调电阻r11、r12，作为支路一；且电阻r11上并联电阻b1；可调电阻r13、可调电阻r14、电阻c3三者串联，作为支路二；电阻x与可调电阻rt串联，作为支路三；支路三与电阻y相并联后作为支路四；支路一与支路二并联后第一公共端作为v-与传感器相连，支路一与支路二并联后第一公共端再与支路四、电阻z相串联，电阻z的自由端作为v 与传感器相连；电阻r11与r12的连
接公共端作为输出端out-，电阻r13与r14的连接公共端作为输出端out 。
27.压力传感器芯体输出两路mv信号，为了保证两路信号的一致性和精度，对其进行温度补偿和归一化处理，满足传感器的一致性和全温区精度要求。
28.四、传感器信号处理电路。如图3所示，其中u1型号是hju122，u2是hj826，u3是hj1207aw，均是陕西航晶的芯片。
29.压力传感器芯体上的两个压力传感器芯片产生的mv信号通过放大电路转换为标准电压信号（0.5～5v）输出，电路从两方面考虑：1.高温环境（200℃）；2.空间紧凑。综合这两点要求选择专用的高温集成运放来完成压力信号的处理功能，整体电路简单可靠，并且能保证高温的精度要求。通过传感器芯体温度补偿和放大电路温度补偿双重补偿，传感器在-55℃～200℃全温区内温度漂移可低于0.02%fs/℃，每个压力传感器芯片搭配一套放大电路，两套电路相互独立，不产生干扰。
30.本实用新型高温压力传感器将两个压力敏感芯片封装在一个压力传感器芯体内，分别对其进行温度补偿并归一化，经过电路处理输出两路标准信号，实现双余度测量，大幅节省了空间、降低了重量、提高了产品的精度。
31.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。