专利名称：一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器及其封装固化方法
技术领域：
本发明涉及传感器及其陶瓷应片传感器封装固化方法，特别适用于一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器及其封装固化方法。
背景技术：
目前油田测试油井、水井产出及注入所用超声流量计所用超声波探头封装的传感器，主要是将陶瓷应片置于一壳体内，陶瓷应片两个电极通过高压密封塞引出，壳体内空腔内填充满变压器油或硅油，油起到绝缘及压力平衡作用，该封装形式存在的主要缺陷是1、封装结构比较复杂；2信号接收幅度比较小，重复性比较差；3、成型产品耐温耐压性能比较差，使用温度和压力范围为125℃、45Mpa；4、成型产品使用寿命有限，一般情况为6到12个月。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便，使用寿命长的耐高温耐高压陶瓷应片传感器。
本发明的另一目的是提供产品的封装固化方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器，传感器壳体上固定连接陶瓷应变片，陶瓷应变片一端连接有陶瓷应片正电极引线，其显著的进步在于传感器壳体上灌封后端灌封膜，后端灌封膜两侧还连接有铜环，应变片固定座分别置有后端灌封膜及陶瓷应变片，陶瓷应变片另一侧与前端灌封膜连接，陶瓷应变片另一端连接有陶瓷应变片负电极引线，，负电极引线另一端与应变片固定座上的铜环连接。
一种权利要求1所述产品的封装固化方法，按下述步骤进行1)、将陶瓷应变片、传感器壳体以及应变片固定座用溶剂油或丙酮清洗干净；2)、将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；3)、将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称1.5～2.5克，并分别放置在两个容器内，这里所说的高温环氧树脂碳化温度在300℃以下；4)、将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在75℃～85℃恒温情况下预热1:30小时；5)、预热1:30小时将高温环氧树脂取出，同时将高温环氧树A、固化剂B部分倒入一个容器内搅拌均匀，然后将倒入传感器组件陶瓷应变片负极，注意此项操作一定要快，尽量要搅拌后的高温环氧树脂仍保持一定的温度，同时应注意注入灌封材料应与传感器壳体前端面平齐为至；6)、灌封完后，将恒温箱温度设定为115℃～125℃，恒温加热9～12小时，然后再恒温箱温度设定为145℃～160℃恒温加热0.8～1.5小时；7)、传感器前端面灌封成型后，再将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称3.5克～4.5克，同时将传感器出线端向上，再按4-6的步逐进行传感器后端面；
8)、传感器前后端面灌封成型后，再将传感器前端面灌封固化的环氧树脂保护膜摩平；9)、测试传感器应变片容值是否在于封装前应变片的容值相同，若相同则传感器固封成功。
本发明与现有技术相比，针对以上问题以及油田对仪器的耐温耐压的要求，提出了井下超声流量计高温高压陶瓷应片固封技术。该技术是直接将陶瓷应片封装在耐高温高压的环氧树脂材料中，能在高温高压条件下正常工作，传感器壳体不会发生开裂，正极采用引线式结构，负极直接与超声波换能器外壳体相联接，压电陶瓷片依靠环氧树脂座定位，同时也保证了环氧树脂座定位座与环氧树脂灌封材料的粘接强度。防止因热胀冷缩引起的前端保护膜脱落；提高了超声波换能器的耐磨性能、密封性能、耐温耐压性能，从而扩大了超声波换能器适应环境范围，两次灌封成型，采用的灌封材料为环氧树脂耐高温性能，高压下变形量小，结构简单，使用方便，使用寿命长，封装工艺简单，只需提供高温环境即可固封成型，成型产品主要特点如下1、可以简化超声流量计所用陶瓷应片的封装结构；2、提高信号的接收幅度以及重复性；3、成型产品耐温耐压性分别可达到150℃、60Mpa；4、适用范围-40℃～+150℃ 0-60MPa5、成型产品使用寿命可为无限，达到免维护的目的；6、成型产品电极分布简单引线短为正极外壳为负极；7、广泛用于测深仪、渔探仪中。
本发明适用于变形信号测量的场所，更适合于石油勘探仪器—井下超声流量计上使用。
图1为本发明产品结构示意剖面图。
具体实施例方式
附图为本发明的实施例。
下面结合附图对本发明的内容作进一步说明参照图1所示，一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器，传感器壳体2上固定连接陶瓷应变片6，陶瓷应变片6一端连接有陶瓷应片正电极引线1，其传感器壳体2上灌封后端灌封膜3，后端灌封膜3两侧还连接有铜环4，应变片固定座5分别置有后端灌封膜3及陶瓷应变片6，陶瓷应变片6另一侧与前端灌封膜7连接，陶瓷应变片6另一端连接有陶瓷应变片负电极引线8，负电极引线8另一端与应变片固定座5上的铜环4连接。
实施例1一种权利要求1所述产品的封装固化方法，按下述步骤进行1)、将陶瓷应变片、传感器壳体以及应变片固定座用溶剂油或丙酮清洗干净；2)、将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；3)、将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称1.5～2.5克，并分别放置在两个容器内，这里所说的高温环氧树脂碳化温度在300℃以下；4)、将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在75℃～85℃恒温情况下预热1:30小时；5)、预热1:30小时将高温环氧树脂取出，同时将高温环氧树脂A、固化剂B倒入一个容器内搅拌均匀，然后将倒入传感器组件陶瓷应变片负极，注意此项操作一定要快，尽量要搅拌后的高温环氧树脂仍保持一定的温度，同时应注意注入灌封材料应与传感器壳体前端面平齐为至；6)、灌封完后，将恒温箱温度设定为115℃～125℃，恒温加热9～12小时，然后再恒温箱温度设定为145℃～160℃恒温加热0.8～1.5小时；7)、传感器前端面灌封成型后，再将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称3.5克～4.5克，同时将传感器出线端向上，再按4-6的步逐进行传感器后端面；8)、传感器前后端面灌封成型后，再将传感器前端面灌封固化的环氧树脂保护膜摩平；9)、测试传感器应变片容值是否在于封装前应变片的容值相同，若相同则传感器固封成功。
实施例2根据权利要求2所述产品的封装固化方法，按下述步骤进行1)、将陶瓷应变片、传感器壳体以及应变片固定座用溶剂油或丙酮清洗干净；2)、将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；3)、将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称1.8～2.3克，并分别放置在两个容器内，这里所说的高温环氧树脂碳化温度在300℃以下；4)、将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在77℃～83℃恒温情况下预热1:30小时；5)、预热1:30小时将高温环氧树脂取出，同时将高温环氧树脂A、固化剂B倒入一个容器内搅拌均匀，然后将倒入传感器组件陶瓷应变片负极，注意此项操作一定要快，尽量要搅拌后的高温环氧树脂仍保持一定的温度，同时应注意注入灌封材料应与传感器壳体前端面平齐为至；6)、灌封完后，将恒温箱温度设定为118℃～122℃，恒温加热9～12小时，然后再恒温箱温度设定为148℃～158℃恒温加热0.9～1.3小时；7)、传感器前端面灌封成型后，再将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称3.8克～4.2克，同时将传感器出线端向上，再按4-6的步逐进行传感器后端面；8)、传感器前后端面灌封成型后，再将传感器前端面灌封固化的环氧树脂保护膜摩平；9)、测试传感器应变片容值是否在于封装前应变片的容值相同，若相同则传感器固封成功。
综上所述，应变片固定座5主要作用是保证成型产品中陶瓷应变片6与传感器前表面平行，同时保证成型产品中陶瓷应变片6前端面保护层的厚度；将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在80℃恒温情况下预热1:30小时其目的使高温环氧树脂黏度降低，提高灌封效果。注意安装好的传感器组件在放置时应是陶瓷应变片负极电极面向上；1、传感器壳体2的主要作用保护传感器，同时传感器壳体与陶瓷应变片负电极相连接即此壳体为成品传感器的负极；2、后端灌封膜3的作用是保护陶瓷应变片受测量介质的腐蚀，同时起到应变片正负电极绝缘，其厚度要求至少1cm；3、铜环4的主要作用是将陶瓷应变片负电极引出线与传感器壳体相联接；4、应变片固定座5的主要作用是保证在封装过程中应变片居中，同时保证应变片负电极面与传感器壳体前端平行；5、陶瓷应变片6为超声波发声体；6、前端灌封膜7的作用是保护陶瓷应变片受测量介质的腐蚀，其厚度要求为超声波1/2波长的整数倍。
权利要求
1.一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器，传感器壳体(2)上固定连接陶瓷应变片(6)，陶瓷应变片(6)一端连接有陶瓷应片正电极引线(1)，其特征在于传感器壳体(2)上灌封后端灌封膜(3)，后端灌封膜(3)两侧还连接有铜环(4)，应变片固定座(5)分别置有后端灌封膜(3)及陶瓷应变片(6)，陶瓷应变片(6)另一侧与前端灌封膜(7)连接，陶瓷应变片(6)另一端连接有陶瓷应变片负电极引线(8)，负电极引线(8)另一端与应变片固定座(5)上的铜环(4)连接。
2.一种权利要求1所述产品的封装固化方法，按下述步骤进行1)、将陶瓷应变片、传感器壳体以及应变片固定座用溶剂油清洗干净；2)、将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；3)、将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称1.5～2.5克，并分别放置在两个容器内，这里所说的高温环氧树脂碳化温度在300℃以下；4)、将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在75℃～85℃恒温情况下预热1:30小时；5)、预热1:30小时将高温环氧树脂取出，同时将高温环氧树脂A、固化剂B倒入一个容器内搅拌均匀，然后将倒入传感器组件陶瓷应变片负极，注意此项操作一定要快，尽量要搅拌后的高温环氧树脂仍保持一定的温度，同时应注意注入灌封材料应与传感器壳体前端面平齐为至；6)、灌封完后，将恒温箱温度设定为115℃～125℃，恒温加热9～12小时，然后再恒温箱温度设定为145℃～160℃恒温加热0.8～1.5小时；7)、传感器前端面灌封成型后，再将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称3.5克～4.5克，同时将传感器出线端向上，再按4-6的步逐进行传感器后端面；8)、传感器前后端面灌封成型后，再将传感器前端面灌封固化的环氧树脂保护膜摩平；9)、测试传感器应变片容值是否在于封装前应变片的容值相同，若相同则传感器固封成功。
3.根据权利要求2所述产品的封装固化方法，按下述步骤进行1)、将陶瓷应变片、传感器壳体以及应变片固定座用溶剂油清洗干净；2)、将陶瓷应变片放入应变片固定座内，并焊好电极引线，注意应将负极电极面向上；3)、将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称1.8～2.3克，并分别放置在两个容器内，这里所说的高温环氧树脂碳化温度在300℃以下；4)、将称好的高温环氧树脂以及安装好的传感器组件一同放入恒温箱内，在77℃～83℃恒温情况下预热1:30小时；5)、预热1:30小时将高温环氧树脂取出，同时将高温环氧树脂A、固化剂B倒入一个容器内搅拌均匀，然后将倒入传感器组件陶瓷应变片负极，注意此项操作一定要快，尽量要搅拌后的高温环氧树脂仍保持一定的温度，同时应注意注入灌封材料应与传感器壳体前端面平齐为至；6)、灌封完后，将恒温箱温度设定为118℃～122℃，恒温加热9～12小时，然后再恒温箱温度设定为148℃～158℃恒温加热0.9～1.3小时；7)、传感器前端面灌封成型后，再将高温环氧树脂A、固化剂B按1∶1的比例各称3.8克～4.2克，同时将传感器出线端向上，再按4-6的步逐进行传感器后端面；8)、传感器前后端面灌封成型后，再将传感器前端面灌封固化的环氧树脂保护膜摩平；9)、测试传感器应变片容值是否在于封装前应变片的容值相同，若相同则传感器固封成功。
全文摘要
本发明公开了一种耐高温耐高压陶瓷应片传感器及其封装固化方法，陶瓷应变片一端连接有陶瓷应片正电极引线，在传感器壳体上灌封后端灌封膜，后端灌封膜两侧还连接铜环，应变片固定座置后端灌封膜及陶瓷应变片，陶瓷应变片另一侧与前端灌封膜连接，陶瓷应变片另一端连接有陶瓷应变片负电极引线，负电极引线连接在应变片固定座铜环上。封装固化方法包括溶剂油清洗；焊电极引线；恒温预热；灌封；恒温加热；摩平；测试容值。具有结构简单，使用方便，使用寿命长，封装工艺简单的特点，提高信号接收幅度及重复性；耐温耐压性达到150℃、60MPa；使用寿命为无限，达到免维护；适用于变形信号测量的场所及井下超声流量计等。
文档编号G01F15/00GK1995926SQ20061010524
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者邓军安, 赵宏斌, 张超峰 申请人:西安森舍电子科技有限责任公司