在超高溫環(huán)境下,溫度壓力測量對于航天航空飛行器和發(fā)動機的參數(shù)健康監(jiān)測有著重要意義,HTCC基LC溫壓集成傳感器面向高溫高壓環(huán)境設(shè)計而成,本課題組前期設(shè)計的雙LC溫壓集成傳感器可以工作在1100℃,壓力范圍為70¹20kPa。但溫度與壓力信號存在非線性問題,所以只能用查表法解算溫度和壓力;在高溫下讀取線圈被氧化,實驗不可重復(fù)測量。傳感器的后端測量系統(tǒng)依賴網(wǎng)絡(luò)分析儀,阻礙傳感器的工程應(yīng)用。為了改善以上雙LC溫壓集成傳感器問題,本文設(shè)計了一種單LC溫壓集成傳感器,利用絲網(wǎng)印刷的鉑膜的熱敏特性和電容器空腔受壓形變的原理測量溫度和壓力,壓力溫度測到1200℃,壓力測到250kPa。電感器和電容器在HTCC基底的兩端,測試時電感器放置在常溫區(qū),電容器放置在高溫區(qū)。這樣既保護了讀取線圈又減小了高溫引起的讀取線圈電阻和電感器寄生電容的變化對傳感器信號的干擾。實驗結(jié)果顯示:傳感器信號的線性度明顯提高了。在一定范圍內(nèi),幅值與溫度呈現(xiàn)線性關(guān)系,幅值與壓力也呈現(xiàn)線性關(guān)系,諧振頻率與壓力呈現(xiàn)線性關(guān)系,諧振頻率也與溫度呈現(xiàn)線性關(guān)系。溫度壓力的解耦算法為:通過平面擬合得出幅值和諧振頻率關(guān)于溫度... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

HTCC基LC壓力傳感器（a）不同溫度下的諧振頻率的變化量和壓力的響應(yīng)（b）LC壓力傳感器實物（c）相對介電常數(shù)與溫度的響應(yīng)（d）傳感器的尺寸

中北大學(xué)學(xué)位論文3圖1-1HTCC基LC壓力傳感器（a）不同溫度下的諧振頻率的變化量和壓力的響應(yīng)（b）LC壓力傳感器實物（c）相對介電常數(shù)與溫度的響應(yīng)（d）傳感器的尺寸Fig.1-1HTCC-basedLCpressuresensor(a)Responseofresonancefrequencyandpressureatdifferenttemperatures(b)PhysicalLCpressuresensor(c)Responseofrelativedielectricconstantandtemperature(d)Sensorsize圖1-2LC壓力傳感器（a）LTCC基LC壓力傳感器（b）LTCC基LC壓力傳感器測試數(shù)據(jù)（c）HTCC基LC壓力傳感器（d）HTCC基LC壓力傳感器測量數(shù)據(jù)Fig.1-2LCpressuresensor(a)LTCC-basedLCpressuresensor(b)LTCC-basedLCpressuresensortestdata(c)HTCC-basedLCpressuresensor(d)HTCC-basedLCpressuresensortestdataLTCC和HTCC陶瓷基由于耐高溫和易于加工制造的特性，是未來耐高溫電路的發(fā)

中北大學(xué)學(xué)位論文4展方向。美國佐治亞理工學(xué)院MichaelA.Fonseca博士使用LC原理和LTCC/HTCC結(jié)合[35]，如圖1-2所示，LTCC使用金漿料印刷，HTCC使用鉑漿料印刷，制造出的LC壓力傳感器測試的壓力達到5bar，LTCC基LC壓力傳感器溫度做到400℃，HTCC基LC壓力傳感器溫度做到600℃。由于有排氣孔的存在更高的溫度下會使其漏氣的現(xiàn)象以及信號采用相位的輸出方式致使高溫下Q值下降得較快，無法提取峰值的諧振頻率。圖1-3LTCC溫度壓力集成傳感器以及HTCC溫度傳感器Fig.1-3LTCCtemperatureandpressureintegratedsensorandHTCCtemperaturesensor中北大學(xué)熊繼軍團隊多年來研究LTCC/HTCC基LC傳感器，成功研制出無排氣孔的犧牲層空腔制備方法，之后研制出多款LC壓力傳感器，又改進了測量方法，信號選用S11形式和詢問線圈的單圈繞制提高了信號的Q值，適應(yīng)更高的溫度測試要求。最具代表性的LTCC和HTCC基的LC壓力傳感器[36]如圖1-3所示。LTCC基LC溫度壓力集成傳感器溫度可以達到400℃，壓力測到2bar。其中溫度傳感器可以對壓力信號進行溫度的算法補償繼而實現(xiàn)溫度和壓力的雙參提齲HTCC基LC溫度傳感器可以測到1400℃，傳感器采用單面的電感器結(jié)構(gòu)，省去了平行板式的電容器的設(shè)計，通過內(nèi)部的寄生電容作為敏感單元，很大程度上減少了傳感器的結(jié)構(gòu)。1.3.2雙參LC傳感器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3139319