[发明专利]一种基于聚合物前驱体陶瓷的高温压力传感器

说明书

本发明公开了一种基于聚合物前驱体陶瓷的高温压力传感器，包括从上到下依次设置的上压层、中间层和下压层；上压层和下压层外表面均喷涂有铂层；上压层和下压层的上方和下方均接触设置有金属导电层；上压层、中间层和下压层外设置在封装壳内；中间层上表面向上延伸出封装壳形成压头；上压层对应导电层和下压层对应导电层中均外接导线；所述中间层和压头为氧化锆制备；上压层、下压层和封装壳均为聚合物前驱体陶瓷制备；本发明制备得到的传感器可在超过800℃条件下使用，并且使用寿命高。

技术领域

本发明涉及一种高温压力传感器技术领域，具体涉及一种基于聚合物前驱体陶瓷的高温压力传感器。

背景技术

随着微电子与电力工程技术领域的迅速发展，对可用于航天发动机和重型燃气轮机等高温系统中在线监测的长寿命高精度高温压力传感器需求增加；这类传感器主要用于监测系统的动态温度、压力、热流量、以及结构的应力/应变等物理参数；所得参数将用于系统的反馈控制、优化设计和安全监测；进而提高系统的效率、安全性和降低污染；高温传感器是下一代发动机和燃气轮机的核心技术，是目前世界各主要国家都将其列为优先发展的领域之一。

目前的长寿命(＞500小时)高温压力传感器研发主要集中在以下三类：基于光纤的光学传感器，这类传感器使用温度高(最高可达1500℃)但它缺乏足够的精度，信号处理困难，设备庞大，并易于受环境因素的干扰，不易于测量转动和隐蔽部位；另一种技术是陶瓷微小传感器，如SiC或Si₃N₄微传感器，其测量精度高，但使用温度低(600℃以下)、制备困难、成本高；还有一类是基于功能陶瓷的传感器(如热敏陶瓷、压电陶瓷等)，这类传感器具有高精度，但受限于材料的居里点，使用温度在500℃以下，也无法用于转动部件和隐蔽部位的无线测量；现有高温传感器无法满足航空发动机和重型燃气轮机对长寿命高精度高温压力传感器的苛刻要求。

发明内容

本发明提供一种基于超高压阻系数的聚合物前驱体陶瓷的长寿命高温压力传感器。

本发明采用的技术方案是：一种基于聚合物前驱体陶瓷的高温压力传感器，包括从上到下依次设置的上压层、中间层和下压层；上压层和下压层外表面均喷涂有铂层；上压层和下压层的上方和下方均接触设置有金属导电层；上压层、中间层和下压层外设置在封装壳内；中间层上表面向上延伸出封装壳形成压头；上压层对应导电层和下压层对应导电层中均外接导线；所述中间层和压头为氧化锆制备；上压层、下压层和封装壳均为聚合物前驱体陶瓷制备。

进一步的，所述聚合物前驱体陶瓷制备方法如下：

步骤1：在聚碳硅氮烷前驱体溶液中加入4wt％的过氧化二异丙苯，充分混合；

步骤2：在高纯氮气条件下在150℃条件下保温1h，然后在350℃条件下保温2h；

步骤3：将步骤2得到的材料球磨、造粒后压制成型，然后在300MPa下冷等静压得到样品；

步骤4：将步骤3得到的样品在900℃条件下裂解，得到陶瓷A；

步骤5：将步骤4得到的陶瓷进入溶解4wt％过氧化二异丙苯的前驱体溶液中，真空浸渍30min，在150℃条件下保温1h，在350℃条件下保温2h，然后在900℃条件下裂解；

步骤6：重复步骤2～5n次后，得到陶瓷B；

步骤7：将陶瓷B在1400℃条件下裂解得到所需聚合物前驱体陶瓷。

进一步的，所述聚合物前驱体陶瓷制备方法如下：

步骤1：在聚碳硅氮烷前驱体溶液中加入5wt％的光固化剂，在60℃条件下磁力搅拌0.5h，然后脱泡；

步骤2：将步骤1得到的溶液进行光固化；