专利名称：制造传感器的方法
技术领域：
本文公开的主题涉及传感器设备。
背景技术：
在各种工业中使用传感器来感测在不同类型的系统中的各种位置处的状况。通常，这些工业依赖于在极端环境中运行的机器，例如燃气轮机发动机，其产生高温和高压，并且使金属构件暴露于熔盐。在这样的情况下，传感器必须能够承受这样的状况。在传感器用于燃气轮机发动机或其它类似的装置的情况下，通常将传感器设计成热腐蚀传感器，其包括固定在陶瓷外壳中的金属电极或金属合金电极。采用电极来进行必要的感测操作，并且可针对其承受高温和高压的能力和暴露于熔盐的稳定可靠性来选择陶 瓷。在燃气轮机发动机使用含有大量硫和钒的脏的燃料时，这个稳定可靠性尤其重要。但是，存在与热腐蚀传感器的陶瓷有关的问题，因为可能难以在陶瓷中用机械加工出可接受电极插入的孔。另外，几乎不可能用机械加工出这样的孔孔与电极紧密配合，使得液体无法渗漏到电极和陶瓷接口中和渗漏到它们之间。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用以制造传感器的方法，并且其包括使第一材料的发泡芯体形成有限定在其中的孔；将杆插入到孔中；用第二材料的浆料填充芯体；以及使第二材料固化。根据本发明的另一方面，提供了一种用以制造传感器的方法，并且其包括使发泡陶瓷芯体形成有限定在其中的多个孔；将杆插入到该多个孔中的各个中；将陶瓷浆料注射到芯体中，以填充在芯体中和在各个杆周围的空气空间；以及使陶瓷浆料固化。根据本发明的又一个方面，提供了一种用以制造传感器的方法，并且其包括估计待在其中部署传感器的环境的状况以及查明待部署传感器来进行的测试的类型；将杆固定在限定在第一材料的发泡芯体中的孔中，第二材料的固化浆料被填充到芯体中；以及根据估计的状况、测试的类型和热膨胀系数的匹配中的一个或多个来选择第一材料和第二材料以及杆的材料中的一个或多个。根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点与特征将变得更加显而易见。
在说明书的结论处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征与优点是显而易见的，其中图I是发泡芯体基质的透视图；图2是其中钻有孔的图I的发泡芯体基质的透视图；图3是插入到图2的孔中的电极的透视图；以及图4是固定在固化浆料中的图3的电极的透视图。
详细描述以参照附图的实例的方式阐明了本发明的实施例，以及优点与特征。部件列表10发泡芯体基质11管状本体12、13第一端和第二端20 孔30 杆40 浆料 50固化浆料51管状本体52、53第一端和第二端
具体实施例方式参照图1-4，提供了一种用以制造传感器的方法。可使用传感器来感测给定的材料在各种环境中(诸如例如，特征在于高温和存在腐蚀性材料的环境和特征在于高温的环境)将如何反应。如下面将论述的那样，传感器可包括感测元件和用以固定感测元件的构件，它们是针对它们在感测环境中的使用的合适性和它们对于正在进行的特定类型的测试的合适性来进行选择的。如图I中显示的那样，形成诸如陶瓷或另一种类似的材料的第一材料的发泡芯体基质10。发泡芯体基质10应当能够插入到管状壳体中，并且因而，发泡芯体基质10可具有带有相对的第一端12和第二端13的管状本体11。在发泡芯体基质10包括陶瓷材料(或另一种类似的材料)时，发泡芯体基质10可为基本坚固和刚性的。如图2中显示的那样，发泡芯体基质10形成为在其中限定孔20。可通过钻削工艺、机械加工工艺或另一种类似的工艺中的至少一个来形成孔20。孔20具有直径D1，并且从发泡芯体基质10的第一端12和第二端13中的至少一个凹陷。根据实施例，孔20沿着管状本体11的基本整个长度延伸。关于孔20的尺寸(包括直径Dl)的容差比较不受约束。如图3中显示的那样，将杆30插入到孔20中。杆30包括形成为电极的导电材料，电极可电联接到感测装置和电路上。杆30具有小于孔20的直径Dl的直径D2，使得促进杆30的插入，以及使得孔20的形成如上面提到的那样不限于严格的容差。在发泡芯体基质10为管状时，可从第一端12和第二端13中的至少一个插入杆30，并且杆30可沿着管状本体11的基本整个长度沿纵向延伸。仍然参照图3，然后用第二材料的浆料40填充发泡芯体基质10。根据实施例，可通过将浆料40注射到发泡芯体基质10中来实现填充。这个注射会填充发泡芯体基质10中的空气空间，并且另外，会填充在杆30和孔20的侧壁之间的接口处限定在杆30的周围的空间。浆料40可包括陶瓷浆料或另一种类似的材料。根据另外的实施例，根据浆料40所暴露的压力梯度，可通过产生能够将浆料40拉入发泡芯体基质10中的真空或低压环境来实现填充。根据另外的其它实施例，可通过塞来实现填充，借此浆料40被塞或另一种类似的装置推入发泡芯体基质10中。根据实施例，可选择浆料40的材料，使得在浆料固化(参见图4)时，固化浆料将具有与杆30的材料的热膨胀系数(CTE)基本类似的CTE。照这样，可避免在或者杆30或者固化浆料中产生的应力，以及暴露于高温引起的不匹配的热膨胀将以别的方式造成的最后损害。如上面提到的那样，以及如图4中显示的那样，通过热处理和紫外光(UV)处理中的至少一个或多个来使浆料40的第二材料固化。因而固化浆料50呈现与发泡芯体基质10的形状基本类似的形状。因而，在图1-4中示出的实施例中，固化浆料50可具有带有相对的第一端52和第二端53的基本管状的本体51。因而还使固化浆料50在杆30的周围牢固地变硬，在杆30的外表面的周围限定 基本有限的空间。也就是说，电极30的至少一部分将紧密地配合在固化浆料50中，并且将基本阻止液体渗漏到电极30和固化浆料50中和渗漏至IJ它们之间。如图2-4中显示的那样，发泡芯体基质10可形成为限定多个孔20，杆30插入到该多个孔20中的各个中。因而，可提供固化浆料50来固定多个杆30。根据另外的实施例，第一材料和第二材料的选择如上面描述的那样与CTE匹配有关，而且还与第二材料流到第一材料中的能力有关。也就是说，可选择浆料40的材料和发泡芯体基质10的材料两者，使得浆料40能够流到发泡芯体基质10中且填充发泡芯体基质
10。但是，在CTE匹配考量大体比流动考量更重要时，流动问题可持续，而且在这样的情况下，可通过重力的方式和/或通过利用真空的形成、柱塞和/或其它类似的工具来促进浆料40的流动。仍然根据另外的实施例，第一材料和第二材料以及杆30的材料的选择可与待在其中部署传感器的感测环境的考量、传感器将用于其中的测试的类型的考量和/或与材料成本和制造简易性有关的考量有关。例如，其中在成本和制造考虑受到限制的各种测试可能关心材料在高温/熔盐腐蚀性环境中的腐蚀、材料在盐水环境中的腐蚀、材料对高温环境的电响应和/或材料对振动的响应。在其中查明了测试特别关心确定燃气轮机发动机的材料在特征在于高温和存在将趋向于腐蚀燃气轮机发动机材料的熔盐的环境中将如何腐蚀的实例中，杆30可由燃气轮机发动机材料形成，并且可针对与杆材料的CTE匹配以及承受和经受住测试的估计状况(即高温/熔盐腐蚀性环境)的能力来选择第一材料和第二材料。也就是说，第一材料和第二材料可为陶瓷，如上面注意到的那样。照这样，可进行其中在杆30由于暴露于高温/熔盐腐蚀性环境而腐蚀的同时第一材料和第二材料保持基本完好的测试运行，以查明关于杆30的腐蚀的性质的各种信息。然后可在设计该材料可用于其中的燃气轮机发动机构件时采用此各种信息。要理解，第一材料和第二材料不必是陶瓷，尤其是在陶瓷将不适于用于待在其中部署传感器的感测环境中，或者不适于部署该传感器来进行的测试的类型时。例如，将不适于在盐水环境中或在测试关心对振动的响应时使用陶瓷。在这种情况下，使用例如环氧树脂可为优选的。根据本发明的另外的方面，以及如图1-4中显示的那样，提供了一种传感器设备，其包括杆30和用以将杆30的至少一部分固定在其中的固化浆料50，其中固化浆料50为例如陶瓷材料，其包含在例如陶瓷材料的发泡芯体基质10中。如上面提到的那样，固化浆料50具有与杆30的材料的CTE基本类似的CTE。而且，固化浆料50具有管状本体51，并且杆30可基本完全延伸通过管状本体51。而且如上面提到的那样，可将杆30提供为多个杆30，它们各自由固化浆料50固定。虽然结合了仅有限数量的实施例来详细描述本发明，但是应当容易地理解，本发明不限于这样公开的实施例。相反，可修改本发明，以结合此前未描述但与本发明的精神和 范围相当的任何数量的变型、改变、替代或等效布置。另外，虽然描述了本发明的多种实施例，但是要理解，本发明的各方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不应视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种制造传感器的方法，包括 使第一材料的发泡芯体(10)形成有限定在其中的孔(20)； 将杆(30)插入到所述孔(20)中； 用第二材料的浆料(40)填充所述芯体(10);以及 使所述第二材料固化。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下者中的一个或多个在所述芯体(10)中钻出所述孔(20)，以及在所述芯体(10)中用机械加工出所述孔(20)。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括陶瓷。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述杆(30)包括导电材料。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述杆(30)具有小于所述孔的直径的直径。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述填充包括下者中的至少一个或多个将所述浆料(40)注射到所述芯体中、将所述浆料(40)推入所述芯体中和将所述浆料(40)用真空吸到所述芯体中，以填充在所述芯体中和在所述杆(30)周围的空气空间。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述浆料(40)包括陶瓷浆料。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将所述浆料(40)的材料订制成在固化时具有与所述杆(30)的材料的热膨胀系数基本类似的热膨胀系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括根据待在其中部署所述传感器的环境和待部署所述传感器来进行的测试的类型中的至少一个或多个来订制所述芯体(10)的材料、所述浆料(40)的材料和所述杆(30)的材料中的至少一个。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述固化包括热处理和UV处理中的一个或多个。
全文摘要
本发明涉及制造传感器的方法。提供了一种用以制造传感器的方法，并且其包括使第一材料的发泡芯体(10)形成有限定在其中的孔(20)；将杆(30)插入到孔(30)中；用第二材料的浆料(40)填充芯体；以及使第二材料固化。
文档编号B28B1/14GK102653109SQ20121006277
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者R·E·赫夫纳 申请人:通用电气公司