形电感线圈302相连；无源压敏微结构3的第二层下表面印刷有环形电感线圈302，并通过通孔浆料实现与第一层电感线圈302的互联；无源压敏微结构3的第三层上表面印刷有电容下级板303，下表面印刷电感线圈302，第二层与第三层流延片正中央冲孔形成有内埋空腔结构，空腔结构与第一层表面的抽真空口 304相通；无源压敏微结构3的第四层至第六层下表面均印刷有电感线圈302，第四层与第三层、第六层与第五层之间的电感线圈302均通过通孔浆料互联；所述无源压敏微结构3的第四层至第七层通过冲孔形成凹形结构，凹形结构中设置有增强电磁场方向性的耐高温钐钴磁性铁芯305 ;无源压敏微结构3采用了多层互联电感线圈302以及耐高温钐钴磁性铁芯305，极大增强了电感线圈302的电感值，并且使得电感线圈302发射的电磁波更具方向性，最终可以克服隔热层的阻挡被后端读取电路储存室I中的天线所接受。
[0019]电容上级板301、电容下级板303与多层互联的电感线圈302两端连接，电容上级板301、电感线圈302、电容下级板303组成LC谐振电路，当压敏头受到外界均匀压力时，由于外界气压高于内部，将迫使陶瓷压敏薄膜发生弹性形变，导致电容上级板301、电容下级板303间距减小，电容值变大，根据谐振频率f与电感L和电容C的数学关系可知，电容增大将导致LC谐振电路的谐振频率减小，结合高温共烧陶瓷氧化铝流延带和导电铂浆，实现了多层螺旋形电感和可变电容的串联LC谐振电路，多层的螺旋型电感线圈形成的电磁场具有较强的方向性，加之填入耐高温钐钴磁性铁芯305，可以使电磁场的方向性更加集中。
[0020]无源压敏微结构3的制备工艺流程:
51、对氧化铝流延带切片，切成2X2cm2的正方形；
52、按照上述设计要求对七层流延片分别进行冲孔工艺；
53、在第二层空腔中填入牺牲层流延带作为支撑物用以保持上放压力敏感膜的平整，避免在层压时出现塌陷； S4、在1500°C下空气氛围中对氧化铝陶瓷和铂金进行高温共烧。
[0021]本【具体实施方式】利用高温共烧陶瓷的多层叠片工艺技术和厚膜丝网印刷技术，制备出空腔结构，在陶瓷内部实现含可变电容的LC谐振电路，借助空腔上层的弹性陶瓷薄膜，实现对均匀外力响应的符合经典力学规律的弹性形变，最终将外力大小的变化转化为无源LC谐振电路的电参数变化，以电磁波的形式向外传播，在电磁波衰减的有效区域内，被附近的接收天线捕获，实现对电磁信号的采集和读取后端通过频率与压力之间的传输函数得出所测试的压力，其工作原理为:置于高温低压环境中的无源压力敏感头受压后，导致内含可变电容的电容值改变，最终使得内嵌的LC谐振电路的谐振频率发生偏移，借助电磁场的传播和耦合作用和高温隔热层将热量屏蔽后，敏感头后部的含天线接收电路检测到压敏微结构的谐振频率变化后，经过数据处理得到外部环境压力数值，最后存储以便将来数据导出。
[0022]本【具体实施方式】解决压敏结构高温退性能化和电引线接触不良的技术问题，可以在超过800°C的温度下，对外界一个大气压内的变化可以做到灵敏检测，同时给后端的数据读取电路提供安全保护，免受温度的影响，稳定性好，灵敏度高，具有广阔的市场应用前景。
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，包括读取电路储存室(1)、耐高温隔热层(2)、无源压敏微结构(3)和封盖(4)，耐高温隔热层(2)的前端安装有无源压敏微结构(3)，耐高温隔热层(2)的后端安装有读取电路储存室(I)，读取电路储存室(I)中设置有可检测无源压敏微结构(3)中谐振频率变化的天线接收电路，无源压敏微结构(3)的前端设置有封盖(4)，读取电路储存室(I)、耐高温隔热层(2)、无源压敏微结构(3)集成于一个敏感头中，无源压敏微结构(3)采用高温共烧陶瓷氧化铝流延带和导电铂浆的压敏微结构。2.根据权利要求1所述的一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，所述的无源压敏微结构(3)自上而下设置有七层，第一层为压力敏感层，压力敏感层的正中央为受力形变区域，压力敏感层的下方印刷有电容上级板(301)，电容上级板(301)与环形电感线圈(302)相连；无源压敏微结构(3)的第二层下表面印刷有环形电感线圈(302)，第二层与第一层的环形电感线圈(302)之间通过通孔浆料互联；无源压敏微结构(3)的第三层上表面印刷有电容下级板(303)，下表面印刷电感线圈(302)，第二层与第三层流延片正中央冲孔形成有内埋空腔结构，空腔结构与第一层表面的抽真空口(304)相通；无源压敏微结构(3)的第四层至第六层下表面均印刷有电感线圈(302)，第四层与第三层、第六层与第五层之间的电感线圈(302)均通过通孔浆料互联，所述无源压敏微结构(3)的第四层至第七层通过冲孔形成凹形结构，凹形结构中设置有增强电磁场方向性的耐高温钐钴磁性铁芯(305);所述无源压敏微结构(3)通过以下步骤制备: 51、对氧化铝流延带切片，切成2X2cm2的正方形； 52、按照上述设计要求对七层流延片分别进行冲孔工艺； 53、在第二层空腔中填入牺牲层流延带作为支撑物用以保持上放压力敏感膜的平整，避免在层压时出现塌陷； 54、在1500°C下空气氛围中对氧化铝陶瓷和铂金进行高温共烧。3.根据权利要求2所述的一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，所述的电容上级板(301)、电容下级板(303)与多层互联的电感线圈(302)的两端连接，电容上级板(301)、电感线圈(302)、电容下级板(303)组成LC谐振电路。4.根据权利要求1所述的一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，所述的耐高温隔热层(2)采用氧化铝陶瓷隔热层。5.根据权利要求1所述的一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，所述的耐高温隔热层(2)的厚度为2cm。6.根据权利要求1所述的一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，其特征在于，所述无源压敏微结构(3)采用氧化铝高温共烧陶瓷流延带结合厚膜印刷技术构建的压敏微结构，无源压敏微结构(3)的无源电路采用厚膜印刷铂金浆料完成。
【专利摘要】本发明公开了一种基于HTCC技术的无源压力敏感头，包括读取电路储存室、耐高温隔热层、无源压敏微结构和封盖，耐高温隔热层的前端安装有无源压敏微结构，耐高温隔热层的后端安装有读取电路储存室，读取电路储存室中设置有可检测无源压敏微结构中谐振频率变化的天线接收电路，无源压敏微结构的前端设置有封盖，读取电路储存室、耐高温隔热层、无源压敏微结构集成于一个敏感头中，无源压敏微结构采用高温共烧陶瓷氧化铝流延带和导电铂浆的压敏微结构。本发明结构简单，设计合理，稳定性好，灵敏度高，保证了压敏结构在高温环境的性能，可靠性高，实用性强。<pb pnum="1" />
【IPC分类】G01L1/14
【公开号】CN105043605
【申请号】CN201510387188
【发明人】熊继军, 李晨, 谭秋林, 梁庭, 贾平岗, 陈晓勇, 洪应平, 张文栋, 刘俊, 薛晨阳
【申请人】中北大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月6日