[发明专利]一种共烧结构的电涡流式高温转速传感器用敏感探头及制备方法

说明书

一种共烧结构的电涡流式高温转速传感器用敏感探头及制备方法，涉及一种高温转速传感器用敏感探头。目的是解决电涡流式转速传感器温度范围窄、探头尺寸大、电涡流场一致性差和可靠性低的问题。敏感探头由陶瓷基板、敏感线圈、线圈保护层、信号引出线、焊盘保护层和焊盘构成。制备：氧化铝生瓷带冲孔并印刷成线圈图形，叠放得到平面线圈生坯块或多层线圈生坯块；在氧化铝生瓷带表面涂覆保护层浆料，进行排胶和一次高温烧结，金属信号引出线和焊盘封接，进行二次高温烧结；封接处覆盖玻璃浆料，进行三次高温烧结，形成焊盘保护层。敏感探头具有高温下可靠性高，一致性好，微型化，耐振动性能高，耐温度冲击性能好等优点。本发明适用于制备敏感探头。

技术领域

本发明涉及一种高温转速传感器用敏感探头

背景技术

电涡流转速传感器在发动机叶轮转速分析测量中(特别是对非接触的转动信号)，通过准确测量金属导体与敏感探头端面间静态和动态的相对位移变化时在导体内部产生的漩涡状感应电流，能连续、准确地采集到发动机叶轮转动轨迹的参数。电涡流转速传感器已经广泛应用于发动机叶轮的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹等机械问题的早期诊断。

目前市面上常见的电涡流转速传感器多为金属绕丝结构，其中铜丝和合金丝绕丝结构较为常见。国内外已经开展了一些有关电涡流式转速传感器的研究，目前研究的电涡流式转速传感器多为低温转速传感器或中温转速传感器。例如：美国本特利公司的耐高温电涡流传感器系统，属于金属绕丝结构的电涡流转速传感器，使用的是密闭式密封陶瓷结构，在极端条件下可连续承受+350℃的使用温度。专利CN201897601U公开了一种电涡流缓冲器用转速传感器，属于金属绕丝结构的电涡流转速传感器，传感器结构为腔体结构，设有具有电磁线圈的信号发生器，容纳空间内设有磁铁，便于更换。

上述金属绕丝结构的电涡流转速传感器普遍存在的问题是：

1、使用温度范围窄，现有转速传感器的敏感探头为金属绕丝结构，长期在高温环境下使用后金属绕丝会发生氧化或熔融而导致传感器失效，因此无法应用于高温环境。其中低温转速传感器的使用温度范围为-60℃～100℃，中温转速传感器的使用温度范围为-50℃～240℃。

2、现有的金属绕丝结构的转速传感器的敏感探头中金属丝的直径较大，一般大于0.3mm，金属丝间需要较厚的至少0.2mm的绝缘结构，因此探头尺寸大，不易实现传感器微型化。

3、长期使用的过程中，金属绕丝与陶瓷之间由于热膨胀系数不匹配会持续产生拉伸力，导致金属丝发生变形甚至断裂，致使传感器输出信号漂移甚至无信号问题的出现，因此高温下可靠性差，不利于长期使用。

4、现有转速传感器敏感探头中金属绕丝和氧化铝陶瓷基板是分别独立制作的，在每个敏感探头绕丝过程中，由于二者在功能配对过程中以及加工过程的误差，其一致性要远远低于通过一次共烧而形成的陶瓷基板和敏感线圈，现有的金属绕丝结构的转速传感器的电涡流场感应强度存在5％以上的偏差。

发明内容

本发明的目的是解决电涡流式转速传感器温度范围窄、探头尺寸大、电涡流场一致性差和高温下产品可靠性低的问题，提出一种共烧结构的电涡流式高温转速传感器用敏感探头及制备方法。

本发明共烧结构的电涡流式高温转速传感器用敏感探头为平面线圈探头或多层线圈探头；平面线圈探头或多层线圈探头由陶瓷基板、敏感线圈、线圈保护层、信号引出线、焊盘保护层和焊盘构成；敏感探头为平面线圈探头或多层线圈探头；

所述平面线圈探头中：陶瓷基板的表面设置有敏感线圈，陶瓷基板上敏感线圈的两个端头处分别设置有垂直于陶瓷基板主体表面的通孔，通孔内设置有圆柱形的焊盘，敏感线圈的两个端头分别与焊盘的侧壁固接；焊盘上端探出至陶瓷基板上表面，焊盘的上端与信号引出线一端固接，敏感线圈上包覆有线圈保护层，焊盘的上端与信号引出线连接处覆盖有焊盘保护层；