專(zhuān)利名稱(chēng)：壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法及原料混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，具體是指一種陶瓷壓力傳感器。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外陶瓷壓力傳感器滿(mǎn)度輸出幅度較低，當(dāng)傳感器激勵(lì)電壓5V/DC時(shí)，一 般在IOmV左右。雖然壓阻式陶瓷壓力傳感器具有優(yōu)良的耐腐蝕性和溫度穩(wěn)定性，替代擴(kuò)散 硅壓力傳感器也已成必然趨勢(shì)，但其靈敏度要比擴(kuò)散硅壓力傳感器低(一般傳感器激勵(lì)電 壓5V/DC時(shí)，滿(mǎn)量程輸出達(dá)20mV左右)。為進(jìn)一步發(fā)揮壓阻式陶瓷壓力傳感器的性能和價(jià) 格優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中特別在傳感網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里保持優(yōu)勢(shì)，研發(fā)高靈敏度微納陶 瓷壓力傳感器勢(shì)在必行。研發(fā)高敏度陶瓷壓力傳感器另一重要目的是提高傳感器的靈敏度，對(duì)于其和信號(hào) 調(diào)理電路的匹配極為有利。因?yàn)閲?guó)際上各集成電路壓力變送器信號(hào)調(diào)理電路基本上都是按 擴(kuò)散硅壓力傳感器的輸出靈敏度設(shè)計(jì)的，如果陶瓷壓力傳感器直接接入集成電路輸入端就 顯得信號(hào)幅度過(guò)低，信噪比變差，必須加一個(gè)前置放大器將傳感器輸出信號(hào)放大后再輸入 到變送器信號(hào)調(diào)理電路中去。由于一體化壓阻式陶瓷壓力傳感器是近幾年才發(fā)展起來(lái)的新 型壓力傳感器，對(duì)于集成電路芯片制造商來(lái)說(shuō)還有一個(gè)整合過(guò)程，而且提高前置信號(hào)調(diào)理 IC芯片可變?cè)鲆娴姆糯笃鞑糠值目臻g已不大，因此提高陶瓷壓力傳感器靈敏度非常必要。目前研制和使用的陶瓷壓力傳感器的種類(lèi)很多，大多數(shù)制造工藝復(fù)雜，原料混合 不均；材料成本高，不耐高溫，不耐化學(xué)腐蝕，不適合在惡劣環(huán)境下使用，而且價(jià)格高昂 ’靈 敏度低，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有陶瓷壓力傳感器的靈敏度低缺陷，提供了一 種高靈敏度壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的氣相混合制備方法，和該方法專(zhuān)用的原料混合
直ο為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案陶瓷壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法，將預(yù)混合的微米級(jí)二氧化鋯和微 米級(jí)三氧化二鋁經(jīng)氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復(fù)合彈性體的原料粉，燒制即 可；所述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1 0.25 7. 5。進(jìn)一步地，所 述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1 0.25 4. 5。為實(shí)現(xiàn)陶瓷壓力傳感器的高靈敏度、高可靠性，本發(fā)明采用復(fù)合彈性體增韌技術(shù)， 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷，簡(jiǎn)稱(chēng)復(fù)合陶瓷，其應(yīng)變系數(shù)大，性能穩(wěn)定，電阻率適中，溫度系數(shù) 小。運(yùn)用絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、調(diào)阻等工藝將應(yīng)變電阻直接燒結(jié)在增韌的Al2O3陶瓷復(fù)合彈性體 上，應(yīng)變電阻與承壓片為一體化結(jié)構(gòu)，蠕變小、性能穩(wěn)定。所述的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法專(zhuān)用的原料混合裝置，其預(yù)混料倉(cāng)通過(guò)管道 (52)與三通負(fù)壓發(fā)生器連接，三通負(fù)壓發(fā)生器還通過(guò)管道(51)、(53)分別與集料倉(cāng)、壓縮空氣發(fā)生裝置連接。進(jìn)一步地，管道(51)的位于集料倉(cāng)內(nèi)的輸出端設(shè)混料柵孔盒。所謂三通負(fù)壓發(fā)生器實(shí)際上是一個(gè)三通或三通的改裝產(chǎn)品，其之所以被稱(chēng)為三通 負(fù)壓發(fā)生器是因?yàn)閴嚎s空氣經(jīng)由管道(53)、(51)流向集料倉(cāng)，在壓縮空氣作用下(5 6MPa)，三通的另一端即與預(yù)混料倉(cāng)的連接端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)壓，該負(fù)壓將預(yù)混合的微米 級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁粉體充分吸入三通管，然后在壓縮空氣作用下以均勻噴霧 的形式輸?shù)郊蟼}(cāng)中。采用獨(dú)有的二氧化鋯和三氧化二鋁粉體氣相混合技術(shù)，使兩種材料充分混合，其 混合效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝(即陶瓷干粉冷壓、燒結(jié)、研磨等，球磨過(guò)程中微米級(jí)的兩種粉 體很容易粘結(jié)到球面上，反而起不到均勻混合目的)。微米級(jí)二氧化鋯和三氧化二鋁粉體的配比和混合均勻性對(duì)傳感器彈性增韌效果 即提高傳感器的靈敏度影響非常大，最終配比主要靠測(cè)試彈性體過(guò)載壓力(Over Load)和 制作傳感器實(shí)測(cè)傳感器滿(mǎn)量程輸出來(lái)確認(rèn)。本發(fā)明技術(shù)的陶瓷復(fù)合彈性體制備方法和裝 置適應(yīng)了傳感網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化控制對(duì)高靈敏度和高可靠性壓力傳感器的需要，制造工藝簡(jiǎn) 單，成本低，能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，性能價(jià)格比高，具有廣泛的應(yīng)用前景和強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是本發(fā)明氣相混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的壓力傳感器的電路設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1如圖1所示，制備陶瓷復(fù)合彈性體專(zhuān)用的混料裝置，其預(yù)混料倉(cāng)1通過(guò)管道52與 三通負(fù)壓發(fā)生器4連接，三通負(fù)壓發(fā)生器4還通過(guò)管道51、53分別與集料倉(cāng)2、壓縮空氣發(fā) 生裝置3 (本實(shí)施例為空壓機(jī))連接。管道51的位于集料倉(cāng)內(nèi)的輸出端設(shè)混料柵孔盒6。所述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1 0. 25 7. 5，優(yōu)選的比 例為 1 0. 25 4. 5。 經(jīng)測(cè)試的陶瓷壓力傳感器之一采用上述陶瓷復(fù)合彈性體，按照專(zhuān)利 ZL200420054149. X的方法制作，其基于Hybrid (混合微電子)技術(shù)和壓力傳感器測(cè)試技術(shù)。 如圖2所示，該陶瓷壓力傳感器包括陶瓷基座71，陶瓷基座71上表面為平面且設(shè)有復(fù)合陶 瓷復(fù)合彈性體72，復(fù)合陶瓷彈性體膜片72表面設(shè)有應(yīng)變電橋電路73 (其布局如圖3所示)。 傳感器橋路設(shè)計(jì)和零位修調(diào)電阻設(shè)計(jì)確保了壓力傳感器優(yōu)良的線性精度和輸出靈敏度。不同質(zhì)量比的微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的陶瓷復(fù)合彈性體制備的壓 力傳感器的滿(mǎn)度輸出如下表1所示表1 不同質(zhì)量比的原料制備的陶瓷壓力傳感器的滿(mǎn)度輸出結(jié)果
量程IObar；激勵(lì)電壓 5V/DC。質(zhì)量比為1 4的原料制備的陶瓷壓力傳感器的測(cè)試結(jié)果如表2所示表2 質(zhì)量比為1 4的原料制備的陶瓷壓力傳感器的測(cè)試結(jié)果 可見(jiàn)，在激勵(lì)電壓5V/DC時(shí)，本發(fā)明技術(shù)制備的陶瓷壓力傳感器的輸出靈敏度達(dá) 4 8mV/V，即滿(mǎn)度輸出達(dá)20 40mV。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可 以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法，將預(yù)混合的微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁經(jīng)氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復(fù)合彈性體的原料粉，燒制即可；所述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1∶0.25～7.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法，其特征在于所 述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1 0.25 4. 5。
3.權(quán)利要求1所述的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法的原料混合裝置，其預(yù)混料倉(cāng)(1)通 過(guò)管道(52)與三通負(fù)壓發(fā)生器(4)連接，三通負(fù)壓發(fā)生器(4)還通過(guò)管道(51)、(53)分別 與集料倉(cāng)(2)、壓縮空氣發(fā)生裝置(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法的原料混合裝置，其特征在于 所述管道(51)的位于集料倉(cāng)內(nèi)的輸出端設(shè)混料柵孔盒(6)。
全文摘要
壓力傳感器的陶瓷復(fù)合彈性體的制備方法及其原料混合裝置，方法是將預(yù)混合的微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁經(jīng)氣相混合，以均勻噴霧的形式輸出，得陶瓷復(fù)合彈性體的原料粉，燒制即可；所述微米級(jí)二氧化鋯和微米級(jí)三氧化二鋁的質(zhì)量比為1∶0.25～7.5?；旌涎b置的預(yù)混料倉(cāng)通過(guò)管道(52)與三通負(fù)壓發(fā)生器連接，三通負(fù)壓發(fā)生器還通過(guò)管道(51)、(53)分別與集料倉(cāng)、壓縮空氣發(fā)生裝置連接。本發(fā)明技術(shù)的陶瓷復(fù)合彈性體制備方法和裝置適應(yīng)了傳感網(wǎng)和工業(yè)自動(dòng)化控制對(duì)高靈敏度和高可靠性壓力傳感器的需要。
文檔編號(hào)C04B35/48GK101928140SQ20101020852
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者徐興才, 徐雷 申請(qǐng)人:無(wú)錫市中昊微電子有限公司