專利名稱:一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器及其封裝固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器及其陶瓷應(yīng)片傳感器封裝固化方法，特別適用于一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器及其封裝固化方法。
背景技術(shù)：
目前油田測試油井、水井產(chǎn)出及注入所用超聲流量計所用超聲波探頭封裝的傳感器，主要是將陶瓷應(yīng)片置于一殼體內(nèi)，陶瓷應(yīng)片兩個電極通過高壓密封塞引出，殼體內(nèi)空腔內(nèi)填充滿變壓器油或硅油，油起到絕緣及壓力平衡作用，該封裝形式存在的主要缺陷是1、封裝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；2信號接收幅度比較小，重復(fù)性比較差；3、成型產(chǎn)品耐溫耐壓性能比較差，使用溫度和壓力范圍為125℃、45Mpa；4、成型產(chǎn)品使用壽命有限，一般情況為6到12個月。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，使用壽命長的耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器。
本發(fā)明的另一目的是提供產(chǎn)品的封裝固化方法。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器，傳感器殼體上固定連接陶瓷應(yīng)變片，陶瓷應(yīng)變片一端連接有陶瓷應(yīng)片正電極引線，其顯著的進(jìn)步在于傳感器殼體上灌封后端灌封膜，后端灌封膜兩側(cè)還連接有銅環(huán)，應(yīng)變片固定座分別置有后端灌封膜及陶瓷應(yīng)變片，陶瓷應(yīng)變片另一側(cè)與前端灌封膜連接，陶瓷應(yīng)變片另一端連接有陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極引線，，負(fù)電極引線另一端與應(yīng)變片固定座上的銅環(huán)連接。
一種權(quán)利要求
1所述產(chǎn)品的封裝固化方法，按下述步驟進(jìn)行1)、將陶瓷應(yīng)變片、傳感器殼體以及應(yīng)變片固定座用溶劑油或丙酮清洗干凈；2)、將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；3)、將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱1.5～2.5克，并分別放置在兩個容器內(nèi)，這里所說的高溫環(huán)氧樹脂碳化溫度在300℃以下；4)、將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在75℃～85℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時；5)、預(yù)熱1:30小時將高溫環(huán)氧樹脂取出，同時將高溫環(huán)氧樹A、固化劑B部分倒入一個容器內(nèi)攪拌均勻，然后將倒入傳感器組件陶瓷應(yīng)變片負(fù)極，注意此項操作一定要快，盡量要攪拌后的高溫環(huán)氧樹脂仍保持一定的溫度，同時應(yīng)注意注入灌封材料應(yīng)與傳感器殼體前端面平齊為至；6)、灌封完后，將恒溫箱溫度設(shè)定為115℃～125℃，恒溫加熱9～12小時，然后再恒溫箱溫度設(shè)定為145℃～160℃恒溫加熱0.8～1.5小時；7)、傳感器前端面灌封成型后，再將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱3.5克～4.5克，同時將傳感器出線端向上，再按4-6的步逐進(jìn)行傳感器后端面；
8)、傳感器前后端面灌封成型后，再將傳感器前端面灌封固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜摩平；9)、測試傳感器應(yīng)變片容值是否在于封裝前應(yīng)變片的容值相同，若相同則傳感器固封成功。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，針對以上問題以及油田對儀器的耐溫耐壓的要求，提出了井下超聲流量計高溫高壓陶瓷應(yīng)片固封技術(shù)。該技術(shù)是直接將陶瓷應(yīng)片封裝在耐高溫高壓的環(huán)氧樹脂材料中，能在高溫高壓條件下正常工作，傳感器殼體不會發(fā)生開裂，正極采用引線式結(jié)構(gòu)，負(fù)極直接與超聲波換能器外殼體相聯(lián)接，壓電陶瓷片依靠環(huán)氧樹脂座定位，同時也保證了環(huán)氧樹脂座定位座與環(huán)氧樹脂灌封材料的粘接強(qiáng)度。防止因熱脹冷縮引起的前端保護(hù)膜脫落；提高了超聲波換能器的耐磨性能、密封性能、耐溫耐壓性能，從而擴(kuò)大了超聲波換能器適應(yīng)環(huán)境范圍，兩次灌封成型，采用的灌封材料為環(huán)氧樹脂耐高溫性能，高壓下變形量小，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，使用壽命長，封裝工藝簡單，只需提供高溫環(huán)境即可固封成型，成型產(chǎn)品主要特點如下1、可以簡化超聲流量計所用陶瓷應(yīng)片的封裝結(jié)構(gòu)；2、提高信號的接收幅度以及重復(fù)性；3、成型產(chǎn)品耐溫耐壓性分別可達(dá)到150℃、60Mpa；4、適用范圍-40℃～+150℃ 0-60MPa5、成型產(chǎn)品使用壽命可為無限，達(dá)到免維護(hù)的目的；6、成型產(chǎn)品電極分布簡單引線短為正極外殼為負(fù)極；7、廣泛用于測深儀、漁探儀中。
本發(fā)明適用于變形信號測量的場所，更適合于石油勘探儀器—井下超聲流量計上使用。
圖1為本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意剖面圖。
具體實施方式附圖為本發(fā)明的實施例。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明參照圖1所示，一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器，傳感器殼體2上固定連接陶瓷應(yīng)變片6，陶瓷應(yīng)變片6一端連接有陶瓷應(yīng)片正電極引線1，其傳感器殼體2上灌封后端灌封膜3，后端灌封膜3兩側(cè)還連接有銅環(huán)4，應(yīng)變片固定座5分別置有后端灌封膜3及陶瓷應(yīng)變片6，陶瓷應(yīng)變片6另一側(cè)與前端灌封膜7連接，陶瓷應(yīng)變片6另一端連接有陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極引線8，負(fù)電極引線8另一端與應(yīng)變片固定座5上的銅環(huán)4連接。
實施例1一種權(quán)利要求
1所述產(chǎn)品的封裝固化方法，按下述步驟進(jìn)行1)、將陶瓷應(yīng)變片、傳感器殼體以及應(yīng)變片固定座用溶劑油或丙酮清洗干凈；2)、將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；3)、將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱1.5～2.5克，并分別放置在兩個容器內(nèi)，這里所說的高溫環(huán)氧樹脂碳化溫度在300℃以下；4)、將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在75℃～85℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時；5)、預(yù)熱1:30小時將高溫環(huán)氧樹脂取出，同時將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B倒入一個容器內(nèi)攪拌均勻，然后將倒入傳感器組件陶瓷應(yīng)變片負(fù)極，注意此項操作一定要快，盡量要攪拌后的高溫環(huán)氧樹脂仍保持一定的溫度，同時應(yīng)注意注入灌封材料應(yīng)與傳感器殼體前端面平齊為至；6)、灌封完后，將恒溫箱溫度設(shè)定為115℃～125℃，恒溫加熱9～12小時，然后再恒溫箱溫度設(shè)定為145℃～160℃恒溫加熱0.8～1.5小時；7)、傳感器前端面灌封成型后，再將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱3.5克～4.5克，同時將傳感器出線端向上，再按4-6的步逐進(jìn)行傳感器后端面；8)、傳感器前后端面灌封成型后，再將傳感器前端面灌封固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜摩平；9)、測試傳感器應(yīng)變片容值是否在于封裝前應(yīng)變片的容值相同，若相同則傳感器固封成功。
實施例2根據(jù)權(quán)利要求
2所述產(chǎn)品的封裝固化方法，按下述步驟進(jìn)行1)、將陶瓷應(yīng)變片、傳感器殼體以及應(yīng)變片固定座用溶劑油或丙酮清洗干凈；2)、將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；3)、將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱1.8～2.3克，并分別放置在兩個容器內(nèi)，這里所說的高溫環(huán)氧樹脂碳化溫度在300℃以下；4)、將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在77℃～83℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時；5)、預(yù)熱1:30小時將高溫環(huán)氧樹脂取出，同時將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B倒入一個容器內(nèi)攪拌均勻，然后將倒入傳感器組件陶瓷應(yīng)變片負(fù)極，注意此項操作一定要快，盡量要攪拌后的高溫環(huán)氧樹脂仍保持一定的溫度，同時應(yīng)注意注入灌封材料應(yīng)與傳感器殼體前端面平齊為至；6)、灌封完后，將恒溫箱溫度設(shè)定為118℃～122℃，恒溫加熱9～12小時，然后再恒溫箱溫度設(shè)定為148℃～158℃恒溫加熱0.9～1.3小時；7)、傳感器前端面灌封成型后，再將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱3.8克～4.2克，同時將傳感器出線端向上，再按4-6的步逐進(jìn)行傳感器后端面；8)、傳感器前后端面灌封成型后，再將傳感器前端面灌封固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜摩平；9)、測試傳感器應(yīng)變片容值是否在于封裝前應(yīng)變片的容值相同，若相同則傳感器固封成功。
綜上所述，應(yīng)變片固定座5主要作用是保證成型產(chǎn)品中陶瓷應(yīng)變片6與傳感器前表面平行，同時保證成型產(chǎn)品中陶瓷應(yīng)變片6前端面保護(hù)層的厚度；將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在80℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時其目的使高溫環(huán)氧樹脂黏度降低，提高灌封效果。注意安裝好的傳感器組件在放置時應(yīng)是陶瓷應(yīng)變片負(fù)極電極面向上；1、傳感器殼體2的主要作用保護(hù)傳感器，同時傳感器殼體與陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極相連接即此殼體為成品傳感器的負(fù)極；2、后端灌封膜3的作用是保護(hù)陶瓷應(yīng)變片受測量介質(zhì)的腐蝕，同時起到應(yīng)變片正負(fù)電極絕緣，其厚度要求至少1cm；3、銅環(huán)4的主要作用是將陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極引出線與傳感器殼體相聯(lián)接；4、應(yīng)變片固定座5的主要作用是保證在封裝過程中應(yīng)變片居中，同時保證應(yīng)變片負(fù)電極面與傳感器殼體前端平行；5、陶瓷應(yīng)變片6為超聲波發(fā)聲體；6、前端灌封膜7的作用是保護(hù)陶瓷應(yīng)變片受測量介質(zhì)的腐蝕，其厚度要求為超聲波1/2波長的整數(shù)倍。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器，傳感器殼體(2)上固定連接陶瓷應(yīng)變片(6)，陶瓷應(yīng)變片(6)一端連接有陶瓷應(yīng)片正電極引線(1)，其特征在于傳感器殼體(2)上灌封后端灌封膜(3)，后端灌封膜(3)兩側(cè)還連接有銅環(huán)(4)，應(yīng)變片固定座(5)分別置有后端灌封膜(3)及陶瓷應(yīng)變片(6)，陶瓷應(yīng)變片(6)另一側(cè)與前端灌封膜(7)連接，陶瓷應(yīng)變片(6)另一端連接有陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極引線(8)，負(fù)電極引線(8)另一端與應(yīng)變片固定座(5)上的銅環(huán)(4)連接。
2.一種權(quán)利要求
1所述產(chǎn)品的封裝固化方法，按下述步驟進(jìn)行1)、將陶瓷應(yīng)變片、傳感器殼體以及應(yīng)變片固定座用溶劑油清洗干凈；2)、將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；3)、將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱1.5～2.5克，并分別放置在兩個容器內(nèi)，這里所說的高溫環(huán)氧樹脂碳化溫度在300℃以下；4)、將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在75℃～85℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時；5)、預(yù)熱1:30小時將高溫環(huán)氧樹脂取出，同時將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B倒入一個容器內(nèi)攪拌均勻，然后將倒入傳感器組件陶瓷應(yīng)變片負(fù)極，注意此項操作一定要快，盡量要攪拌后的高溫環(huán)氧樹脂仍保持一定的溫度，同時應(yīng)注意注入灌封材料應(yīng)與傳感器殼體前端面平齊為至；6)、灌封完后，將恒溫箱溫度設(shè)定為115℃～125℃，恒溫加熱9～12小時，然后再恒溫箱溫度設(shè)定為145℃～160℃恒溫加熱0.8～1.5小時；7)、傳感器前端面灌封成型后，再將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱3.5克～4.5克，同時將傳感器出線端向上，再按4-6的步逐進(jìn)行傳感器后端面；8)、傳感器前后端面灌封成型后，再將傳感器前端面灌封固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜摩平；9)、測試傳感器應(yīng)變片容值是否在于封裝前應(yīng)變片的容值相同，若相同則傳感器固封成功。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述產(chǎn)品的封裝固化方法，按下述步驟進(jìn)行1)、將陶瓷應(yīng)變片、傳感器殼體以及應(yīng)變片固定座用溶劑油清洗干凈；2)、將陶瓷應(yīng)變片放入應(yīng)變片固定座內(nèi)，并焊好電極引線，注意應(yīng)將負(fù)極電極面向上；3)、將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱1.8～2.3克，并分別放置在兩個容器內(nèi)，這里所說的高溫環(huán)氧樹脂碳化溫度在300℃以下；4)、將稱好的高溫環(huán)氧樹脂以及安裝好的傳感器組件一同放入恒溫箱內(nèi)，在77℃～83℃恒溫情況下預(yù)熱1:30小時；5)、預(yù)熱1:30小時將高溫環(huán)氧樹脂取出，同時將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B倒入一個容器內(nèi)攪拌均勻，然后將倒入傳感器組件陶瓷應(yīng)變片負(fù)極，注意此項操作一定要快，盡量要攪拌后的高溫環(huán)氧樹脂仍保持一定的溫度，同時應(yīng)注意注入灌封材料應(yīng)與傳感器殼體前端面平齊為至；6)、灌封完后，將恒溫箱溫度設(shè)定為118℃～122℃，恒溫加熱9～12小時，然后再恒溫箱溫度設(shè)定為148℃～158℃恒溫加熱0.9～1.3小時；7)、傳感器前端面灌封成型后，再將高溫環(huán)氧樹脂A、固化劑B按1∶1的比例各稱3.8克～4.2克，同時將傳感器出線端向上，再按4-6的步逐進(jìn)行傳感器后端面；8)、傳感器前后端面灌封成型后，再將傳感器前端面灌封固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜摩平；9)、測試傳感器應(yīng)變片容值是否在于封裝前應(yīng)變片的容值相同，若相同則傳感器固封成功。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫耐高壓陶瓷應(yīng)片傳感器及其封裝固化方法，陶瓷應(yīng)變片一端連接有陶瓷應(yīng)片正電極引線，在傳感器殼體上灌封后端灌封膜，后端灌封膜兩側(cè)還連接銅環(huán)，應(yīng)變片固定座置后端灌封膜及陶瓷應(yīng)變片，陶瓷應(yīng)變片另一側(cè)與前端灌封膜連接，陶瓷應(yīng)變片另一端連接有陶瓷應(yīng)變片負(fù)電極引線，負(fù)電極引線連接在應(yīng)變片固定座銅環(huán)上。封裝固化方法包括溶劑油清洗；焊電極引線；恒溫預(yù)熱；灌封；恒溫加熱；摩平；測試容值。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，使用壽命長，封裝工藝簡單的特點，提高信號接收幅度及重復(fù)性；耐溫耐壓性達(dá)到150℃、60MPa；使用壽命為無限，達(dá)到免維護(hù)；適用于變形信號測量的場所及井下超聲流量計等。
文檔編號G01F15/00GK1995926SQ200610105246
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月22日
發(fā)明者鄧軍安, 趙宏斌, 張超峰 申請人:西安森舍電子科技有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan