阅读说明：本技术 一种高温压力传感器及其制备方法 (High-temperature pressure sensor and preparation method thereof ) 是由 李晨 熊继军 贾鹏宇 孙博山 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高温压力传感器技术领域,公开了一种高温压力传感器及其制备方法,包括：包括相互连接的传感器头和转换电路板,所述传感器头包括：封装外壳,敏感微结构,设置在空腔内；前卡环,设置在空腔内的前端,对敏感微结构的前端进行限位；后卡环,设置在空腔的后端,对敏感微结构的后端进行限位；转换电路板,设置在套筒外壳内；高温丝管壳,一端通过连接部与封装外壳连接,另一端与套筒外壳连接；高温丝,穿过高温丝管壳,一端伸入封装外壳内与敏感微结构连接,另一端伸入套筒外壳内与转换电路板连接,这种高温压力传感器及其制备方法,实现了压力传感器在-40℃—1000℃全温区高精度动态测量。(The invention relates to the technical field of high-temperature pressure sensors, and discloses a high-temperature pressure sensor and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: including sensor head and the switching circuit board of interconnect, the sensor head includes: the packaging shell is provided with a sensitive microstructure which is arranged in the cavity; the front clamping ring is arranged at the front end in the cavity and used for limiting the front end of the sensitive microstructure; the rear clamping ring is arranged at the rear end of the cavity and used for limiting the rear end of the sensitive microstructure; the conversion circuit board is arranged in the sleeve shell; one end of the high-temperature wire tube shell is connected with the packaging shell through a connecting part, and the other end of the high-temperature wire tube shell is connected with the sleeve shell; the high-temperature wire penetrates through the high-temperature wire tube shell, one end of the high-temperature wire extends into the packaging shell to be connected with the sensitive microstructure, and the other end of the high-temperature wire extends into the sleeve shell to be connected with the conversion circuit board.)

一种高温压力传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及高温压力传感器技术领域，特别涉及一种高温压力传感器及其制备方法。

背景技术

高温压力传感器是为了解决在高温环境下对各种气体、液体的压力进行测量，在民用工业和国防军工领域有着广阔的应用前景。例如，民用上可用于冶炼塔内的压力、高温油井的压力测量；在军事上用于航空发动机等耐热腔体和表面各部分的压力测量。而高温工况下压力参数的测量是制约航空、航天领域先进发动机等大型装备研制和运行过程的关键技术“瓶颈”，如何实现高温工况下压力的精准原位测量是未来传感器研究的热点。

现有基于不同原理以及不同材料的高温压力传感器虽然解决了部分高温工况下的测量问题，但是仍然存在诸多缺陷。例如基于硅压阻式的SOI高温压力传感器存在因漏电流导致的难以长期工作于高温环境下的缺陷；基于SiC的压阻式传感器则存在由于欧姆接触受温度的限制导致传感器存在温漂大、动态性能差的缺点；光纤式高温压力传感器易受其他非测量物理量的影响，进而影响测试精度。陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀、机械强度大、零蠕变等特点。因此，基于陶瓷的高温压力传感器是具有其他类型传感器不具备的多种优势。本专利提出高温压力传感器及其制备方法，制备出的传感器具有强抗腐蚀性、强抗过载能力、能够在-40℃—1000℃全温区范围内进行原位压力参数的高精度动态测量的特点。

发明内容

本发明提供了一种高温压力传感器及其制备方法，为克服上述各类传感器存在的温漂大、动态性能差、难以长期工作于高温环境下的缺陷、确保传感器能够精确原位测量高温环境下的压力，本发明采用温压一体化敏感微结构、独特的高温信号传输方式、封装结构以及温补系统实现了压力传感器在-40℃—1000℃全温区高精度动态测量。

本发明提供了一种高温压力传感器，包括相互连接的传感器头和转换电路板，所述传感器头包括：

封装外壳，内部设有空腔，空腔一端设有气流通道，另一端设有连接部；

敏感微结构，设置在空腔内；

前卡环，设置在空腔内的前端，对敏感微结构的前端进行限位；

后卡环，设置在空腔的后端，对敏感微结构的后端进行限位；

转换电路板，设置在套筒外壳内，用于将敏感微结构受到的压力信号转换为电信号；

高温丝管壳，一端通过连接部与封装外壳连接，另一端与套筒外壳连接；

高温丝，穿过高温丝管壳，一端伸入封装外壳内与敏感微结构连接，另一端伸入套筒外壳内与转换电路板连接。

所述封装外壳采用镍基高温合金，气流通道包括螺纹通孔和锥形通孔，锥形通孔靠近敏感微结构，螺纹通孔和锥形通孔同轴心，有利于通入气体将压力均布于敏感微结构的表面，所述高温丝管壳内部设有陶瓷柱，陶瓷柱沿长度方向设有细孔，高温丝通过细孔穿过陶瓷柱。

所述敏感微结构包括：烧结为一体的第一层、第二层和第三层；

第一层，内表面印有两个同心正方形电容极板；

第二层，设置在第一层和第三层之间，正中央设有正方形空腔；

第三层，内表面印有正方形电容，外表面通过磁控溅射有镍铬和镍硅热电偶薄膜；

所述同心正方形电容极板的导电薄膜为同心铂薄膜，第一层的电容极板上溅射一层二氧化硅薄膜作为过载保护薄膜，第三层的正方形电容的导电薄膜为正方形铂薄膜。

所述高温丝与敏感微结构之间的孔隙采用玻璃胶密封，敏感微结构与封装外壳之间的孔隙用高温焊接进行密封。

所述敏感微结构的上下表面均做电镀镍金处理。

一种高温压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备敏感微结构；

S2、将敏感微结构装入封装外壳内；

S3、封装外壳内的空腔前后均设有外周为圆形螺纹中间为方形卡槽的卡环结构，将前卡环旋入封装外壳内，对敏感微结构的前端进行限位，并用螺纹锁固剂密封前卡环的螺纹；

S4、将敏感微结构置于方形卡槽的槽口中，敏感微结构与槽口周边的空隙用玻璃胶进行第一次密封；

S5、将敏感微结构与封装外壳放入马弗炉中进行烧结，马弗炉设定温度为800℃，保温时间为60分钟，之后测试敏感微结构与封装外壳之间密封的气密性；

S6、用镊子夹住高温丝的头部匀速将高温丝穿过陶瓷柱的细孔；

S7、旋入后卡环锁紧固定敏感微结构的后端，后卡环内侧和外侧用玻璃胶进行第二次密封；

S8、放入马弗炉中进行再次烧结，设定温度为800℃，保温时间为40分钟，之后测试敏感微结构与封装外壳之间的密封性，完成传感器头的制备；

S9、将与敏感微结构连接的高温丝、陶瓷柱用镍基高温合金细管封装；

S10、将高温丝与转换电路板进行焊接；

S11、焊接完成后，用按照比例配制好的环氧乙胶在套筒外壳中灌封固定转换电路板；

S12、最后用高低温试验箱烘干1小时，完成高温压力传感器的封装。

所述步骤S1中制备敏感微结构包括以下步骤：

S101、将流延成型的生瓷带放入切片机中按照设计的基板尺寸进行切片；

S102、将切好的生瓷片放入打孔机中进行冲孔，冲出沉头孔以及通孔；

S103、完成冲孔的生瓷片再放入叠片机中进行叠片，之后与钢板一起放入真空袋中压紧处理；

S104、然后放入层压机中层压，完成敏感微结构的第一层、第二层以及第三层的制作；

S105、在第一层生瓷片的上表面丝印出设计好的中央正方形以及外围的环状方形铂薄膜以及它们的导通电路，导通电路分别指向正方形生瓷片的两侧，第二层作为空腔隔离层不作处理；

S106、在第三层生瓷片的下表面丝印出正方形铂极板及其导通电路；

S107、印刷完成后放入高低温试验箱进行初步的固化处理，温度设定120℃，烘干10分钟；

S108、将高温丝嵌入沉头孔中，调整好位置之后，用微孔填充机将孔隙填充，使得高温丝与导通电路实现电气互联，再次烘干处理；

S109、固定好高温丝的位置，将第一层放入有氩气气氛的磁控溅射炉在环形铂极板上表面溅射一层二氧化硅薄膜；

S110、将层压好的第二层放入中间位置，第一层到第三层对位叠合，然后进行热等静压；

S111、将整体结构放入高温炉中进行烧结；

S112、以烧结好的敏感微结构为基底，镍铬\镍硅多靶共溅射热电偶薄膜。

所述步骤S109中的二氧化硅薄膜的溅射的溅射靶材为硅靶，溅射过程中腔室内气体质量流量比为O₂/(O₂+Ar)＝5/(5+200)，气压恒定为2Pa，溅射40分钟后取出，完成过载绝缘层的制备。

所述步骤S112中先在镍铬合金靶下溅射热电偶薄膜，将制作好的陶瓷图案板覆盖在基底表面，溅射功率为200W，溅射时间为50分钟；将另一块陶瓷图案板覆盖在基底表面，进行镍硅薄膜的溅射，溅射功率为150W，溅射时间为50分钟；腔室内气氛为氩气，压强为2.5Pa，陶瓷图案板分别为热电偶的两极图案。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明使得传感器能够精确测量高温环境下的压力，本发明采用温压一体化敏感微结构、独特的高温信号传输方式、封装结构以实现了压力传感器在-40℃—1000℃全温区高精度动态测量。

附图说明

图1为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构中的各层结构示意图。

图1(a)为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构中的第一层结构示意图。

图1(b)为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构中的第二层结构示意图。

图1(c)为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构中的第三层上表面的结构示意图。

图1(d)为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构中的第三层下表面的结构示意图。

图2为本发明提供的一种高温压力传感器中敏感微结构的整体结构示意图。

图3为本发明提供的一种高温压力传感器头的立体结构示意图。

图4为本发明提供的一种高温压力传感器头的封装结构示意图。

图5为本发明提供的一种高温压力传感器的整体结构示意图。

图6为本发明提供的一种高温压力传感器的后端信号处理电路示意图。

附图标记说明：

1-封装外壳，2-空腔，3-高温丝管壳，4-套筒外壳，5-转换电路板，6-前卡环，7-敏感微结构，701-第一层，702-第二层，703-第三层，704-镍/铬薄膜，705-镍/硅薄膜，706-同心铂薄膜，707-二氧化硅薄膜，708-正方形铂薄膜，709-沉头孔，710-高温丝通孔，711-正方形空腔，8-后卡环，9-孔隙，10-高温丝，11-陶瓷柱，12-细孔，13-气流通道，14-连接部，15-方形卡槽。

具体实施方式

下面结合附图1-6，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明提供了一种高温压力传感器，包括相互连接的传感器头和转换电路板，所述传感器头包括：

封装外壳1，内部设有空腔2，空腔2一端设有气流通道13，另一端设有连接部14；

敏感微结构7，设置在空腔2内；

前卡环6，设置在空腔2内的前端，对敏感微结构7的前端进行限位；

后卡环8，设置在空腔2的后端，对敏感微结构7的后端进行限位；

转换电路板5，设置在套筒外壳4内，用于将敏感微结构7受到的压力信号转换为电信号；

高温丝管壳3，一端通过连接部14与封装外壳1连接，另一端与套筒外壳4连接；

高温丝10，穿过高温丝管壳3，一端伸入封装外壳1内与敏感微结构7连接，另一端伸入套筒外壳4内与转换电路板5连接。

所述封装外壳1采用镍基高温合金，气流通道13包括螺纹通孔和锥形通孔，锥形通孔靠近敏感微结构7，螺纹通孔和锥形通孔同轴心，有利于通入气体将压力均布于敏感微结构7的表面，所述高温丝管壳3内部设有陶瓷柱11，陶瓷柱11沿长度方向设有细孔12，高温丝10通过细孔12穿过陶瓷柱11。

所述敏感微结构7包括：烧结为一体的第一层701、第二层702和第三层703；

第一层701，内表面印有两个同心正方形电容极板；

第二层702，设置在第一层701和第三层703之间，正中央设有正方形空腔711；

第三层703，内表面印有正方形电容，外表面通过磁控溅射有镍铬和镍硅热电偶薄膜；

所述同心正方形电容极板的导电薄膜为同心铂薄膜706，第一层701的电容极板上溅射一层二氧化硅薄膜707作为过载保护薄膜，第三层703的正方形电容的导电薄膜为正方形铂薄膜708。

所述高温丝10与敏感微结构7之间的孔隙9采用玻璃胶密封，敏感微结构7与封装外壳1之间的孔隙用高温焊接进行密封。

所述敏感微结构7的上下表面均做电镀镍金处理。

一种高温压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备敏感微结构7；

S2、将敏感微结构7装入封装外壳1内；

S3、封装外壳1内的空腔2前后均设有外周为圆形螺纹中间为方形卡槽15的卡环结构，将前卡环6旋入封装外壳1内，对敏感微结构7的前端进行限位，并用螺纹锁固剂密封前卡环6的螺纹；

S4、将敏感微结构7置于方形卡槽15的槽口中，敏感微结构7与槽口周边的空隙用玻璃胶进行第一次密封；

S5、将敏感微结构7与封装外壳1放入马弗炉中进行烧结，马弗炉设定温度为800℃，保温时间为60分钟，之后测试敏感微结构7与封装外壳1之间密封的气密性；

S6、用镊子夹住高温丝10的头部匀速将高温丝10穿过陶瓷柱11的细孔12；

S7、旋入后卡环8锁紧固定敏感微结构7的后端，后卡环8内侧和外侧用玻璃胶进行第二次密封；

S8、放入马弗炉中进行再次烧结，设定温度为800℃，保温时间为40分钟，之后测试敏感微结构7与封装外壳1之间的密封性，完成传感器头的制备；

S9、将与敏感微结构7连接的高温丝10、陶瓷柱11用镍基高温合金细管封装；

S10、将高温丝10与转换电路板5进行焊接；

S11、焊接完成后，用按照比例配制好的环氧乙胶在套筒外壳4中灌封固定转换电路板5；

S12、最后用高低温试验箱烘干1小时，完成高温压力传感器的封装。

所述步骤S1中制备敏感微结构7包括以下步骤：

S101、将流延成型的生瓷带放入切片机中按照设计的基板尺寸进行切片；

S102、将切好的生瓷片放入打孔机中进行冲孔，冲出沉头孔709以及通孔；

S103、完成冲孔的生瓷片再放入叠片机中进行叠片，之后与钢板一起放入真空袋中压紧处理；

S104、然后放入层压机中层压，完成敏感微结构7的第一层701、第二层702以及第三层703的制作；

S105、在第一层701生瓷片的上表面丝印出设计好的中央正方形以及外围的环状方形铂薄膜以及它们的导通电路，导通电路分别指向正方形生瓷片的两侧，第二层702作为空腔隔离层不作处理；

S106、在第三层703生瓷片的下表面丝印出正方形铂极板及其导通电路；

S107、印刷完成后放入高低温试验箱进行初步的固化处理，温度设定120℃，烘干10分钟；

S108、将高温丝10嵌入沉头孔709中，调整好位置之后，用微孔填充机将孔隙填充，使得高温丝与导通电路实现电气互联，再次烘干处理；

S109、固定好高温丝的位置，将第一层701放入有氩气气氛的磁控溅射炉在环形铂极板上表面溅射一层二氧化硅薄膜707；

S110、将层压好的第二层702放入中间位置，第一层701到第三层703对位叠合，然后进行热等静压；

S111、将整体结构放入高温炉中进行烧结；

S112、以烧结好的敏感微结构7为基底，镍铬\镍硅多靶共溅射热电偶薄膜。

所述步骤S109中的二氧化硅薄膜707的溅射的溅射靶材为硅靶，溅射过程中腔室内气体质量流量比为O₂/(O₂+Ar)＝5/(5+200)，气压恒定为2Pa，溅射40分钟后取出，完成过载绝缘层的制备。

所述步骤S112中先在镍铬合金靶下溅射热电偶薄膜，将制作好的陶瓷图案板覆盖在基底表面，溅射功率为200W，溅射时间为50分钟；将另一块陶瓷图案板覆盖在基底表面，进行镍硅薄膜的溅射，溅射功率为150W，溅射时间为50分钟；腔室内气氛为氩气，压强为2.5Pa，陶瓷图案板分别为热电偶的两极图案。

一种全温区高精度高频响动态压力传感器，包括敏感微结构设计制备、薄膜热电偶设计制备、信号防屏蔽设计、高温信号传输设计、抗过载设计、抛光减薄工艺、高温密封技术以及温度补偿技术；所述敏感微结构为通过高温共烧陶瓷技术组装的叠片式结构，包括有三层。第一层701为上表面印有两个同心正方形电容极板的生瓷片、第二层702为中间带有空腔的正方形生瓷片，第三层703为下表面印有正方形电容、上表面通过磁控溅射的薄膜热电偶的生瓷片；所述信号防屏蔽设计为在敏感微结构制备完成后在其表面电镀镍金形成保护罩来防止电磁屏蔽；所述高温信号传输设计为将信号通过包覆有绝热陶瓷细管的高温丝传输到后端的电路板，如附图5所示，将传感器头部高温与后端的电路板隔绝；所述抗过载设计为通过在第一层701极板表面磁控溅射一层二氧化硅薄膜707来阻隔因传感器感应膜片承受过量程的压力时电容的上下极板相接触，导致的传感器短路失效；所述的抛光减薄工艺为在敏感微结构制备完成的基础上可以通过抛光工艺来改变敏感微结构7的厚度实现需要的传感器量程；所述高温密封技术为敏感微结构的HTCC共烧密封、通过高温焊接进行的高温丝与敏感微结构之间的孔隙密封、敏感微结构与传感器外壳间的孔隙密封；所述温度补偿为通过将热电偶与传感器敏感微结构集成化，热电偶测得敏感微结构部位实时温度进而在传感器数据采集端对测试数据进行温度补偿，以得到-40℃—1000℃全温区的精准压力测试数据。

整个传感器敏感微结构7为同种材料并且与高温丝共烧为密封的整体，一体式烧结成型，可以保证敏感微结构的密封性并且无需再进行引线焊接。

同时集成热电偶薄膜以及电容极板薄膜的敏感微结构可以同时原位测量高温区的温度和压力参数，压力参数经过后端温度补偿的压力传感器可以运用于-40℃—1000℃全温区压力的精准测量。

通过HTCC工艺在1500～1600℃高温下共烧成一体的叠片式结构，从而具有耐腐蚀、耐高温、热补偿速度快等优点。敏感微结构的第一层701边缘有三个沉头的冲孔，用来穿过高温丝，再用微孔填充机将孔隙用铂浆料填满，使高温丝与上表面电容极板实现电气互联，第一层701另一边缘用激光打孔的方式打出两个相邻通孔，用于穿过连接热电偶薄膜的高温丝，如附图1a所示；在第二层702、第三层703与第一层701结构对应的位置用冲孔机冲出相同大小的微孔，如附图1(b)、图1(c)、图1(d)所示；所述的敏感微结构由第一层701、第二层702、第三层703结构按照从下往上依次对位叠片、层压，然后将整个结构在1500℃～1600℃下共烧成一体式结构。敏感微结构与高温丝烧结成型后，通过磁控溅射在敏感微结构的上表面溅射镍铬\镍硅热电偶薄膜，覆盖于敏感微结构前端的热电偶能够原位测量传感器头部温度，从而利于后端的高精度温度补偿。

第一层701生瓷片上表面印刷外边长为9mm，内边长为7mm的环形正方形铂薄膜，再在其内部印刷5.6×5.6mm²的正方形铂薄膜，两者之间的间隔距离为0.5mm，保证外围电容的补偿作用；而第二层702生瓷片中间为正方形空腔8结构，第三层703生瓷片下表面印刷9×9mm²的正方形铂薄膜708，尺寸为11×11mm²。

信号防屏蔽设计为在敏感微结构制备完成后在其表面电镀镍金形成保护罩，这样可以避免高温压力传感器工作于各种复杂工况条件下因受到外界其他电磁信号的干扰而导致的传感器失灵。

高温信号传输设计为电容信号以及温度信号通过高温丝10进行传输，同时高温丝外围包覆有绝热的陶瓷柱11，两者的配合设计极大地阻断了敏感微结构7前端的热量通过传感器封装外壳向电路板传递，这样就可以使传感器实现高温乃至超高温下的压力精确测量。

抗过载设计为在第一层701极板表面磁控溅射一层二氧化硅绝缘薄膜，厚度为30～50μm，尺寸大小为刚好覆盖环形极板的尺寸。

高温密封技术为通过HTCC高温共烧密封敏感敏感微结构多层结构，采用高温焊接将一体化结构的穿丝孔隙、敏感微结构7与封装外壳1间孔隙密封，保证了传感器在正压以及负压下结构的密封性，极大地提高了传感器的压力的感应与测试灵敏度，可提高原位动态测试精度。

温度补偿系统为热电偶与传感器敏感微结构的集成一体，热电偶测到与传感器敏感微结构感受到的同步的温度，然后将输出的温度传输到采集模块进行温度的补偿，经过温度补偿后传感器的输出的即为实时的精确压力数值，进而传感器可以实现-40℃～1000℃的全温区范围内原位压力参数的高精度动态测量。

本发明专利公开了一种高温压力传感器及其制备方法，包括敏感微结构设计、薄膜热电偶设计、信号防屏蔽设计、高温信号传输设计、抗过载设计、抛光减薄工艺、高温密封工艺以及温度补偿方法；所述敏感微结构包括三层生瓷片及其表面丝网印刷的薄膜电容极板、磁控溅射的薄膜热电偶；所述信号防屏蔽设计为在敏感微结构制备完成后在其表面电镀镍金形成保护罩；所述信号传输设计为信号通过包覆有绝热陶瓷细管的高温丝传输到后端的电路板以隔绝高温；所述抗过载设计为通过在第一层701极板表面射频磁控溅射一层二氧化硅薄膜来实现；所述抛光减薄工艺即在敏感微结构制备完成的基础上可以通过抛光工艺来改变敏感微结构的厚度实现需要的传感器量程；所述高温密封技术为通过高温焊接进行的敏感微结构的密封、高温丝导线孔隙的密封、敏感微结构与传感器外壳的密封等；所述温度补偿方法包括热电偶与传感器敏感微结构的集成化、后端的采集电路以及温度补偿函数等。本发明的全温区高精度压力传感器具耐腐蚀、动态性能好、抗过载4～5FS、抗冲击以及可实现在-40℃—1000℃全温区范围内原位压力参数的高精度动态测量的特点。

传感器的敏感微结构为HTCC烧结一体式结构，极板导电薄膜采用熔点高、不易氧化、粘接性良好的金属铂，结构第一层701上表面印有两个同心正方形电容极板、第二层702为中间带有空腔的正方形、第三层703为下表面印有正方形电容、上表面通过磁控溅射有镍/铬薄膜704或镍/硅薄膜705热电偶；传感器的封装采用利于散热的细长管状结构，将高温丝与电容极板、热电偶进行高温焊接以及密封然后通过陶瓷柱的管道进行高温信号的传输，特殊的封装结构可以使高温与电路板隔绝并快速散热；通过在第一层701极板表面溅射一层二氧化硅薄膜707来阻隔因传感器感应膜片承受过量程的压力时电容的上下极板相接触，导致的传感器短路失效，如附图3所示；敏感微结构的密封采用高温共烧陶瓷工艺、高温丝与敏感微结构间的孔隙采用玻璃胶密封、敏感微结构与传感器外壳间的孔隙用高温焊接工艺进行密封；传感器的温度补偿系统为热电偶与传感器敏感微结构的集成一体化，热电偶测到与传感器敏感微结构同步的温度，然后将输出的温度传输到采集模块进行温度补偿，经过温度补偿后传感器的输出的即为实时的精确压力数值，进而传感器能够在-40℃～1000℃的全温区范围内实现原位压力参数的高精度动态测量。具体实施方法可以分为一下三个部分的设计以及制备:

a.敏感微结构的制备

首先将流延成型的生瓷带放入切片机中进行切片，切出所设计的基板尺寸大小，将一定数目的生瓷片放入打孔机中进行冲孔，完成冲孔的生瓷片再放入叠片机中进行叠片，之后与钢板一起放入真空袋中压紧处理，然后放入层压机中层压，这样就完成了三层敏感微结构的生瓷片制作。

在第一层701生瓷片的上表面丝印出设计好的同心环状正方形铂薄膜以及它们的导路，导路分别指向正方形生瓷片的两侧，丝印时先将浆料涂在丝网板图形边缘，然后用刮板与网版成45°角沿着网板均匀移动，完成第一层701和第三层703图形的印刷。印刷完成后放入高低温试验箱进行初步的固化处理，温度设定120℃，烘干10分钟。然后将高温丝嵌入三个沉头孔709中，调整好位置之后，用微孔填充机将三个孔隙填充，使得高温丝与极板实现电气互联，再次烘干处理，如附图1a所示；固定好高温丝的位置，将第一层701结构放入有氩气气氛的磁控溅射炉中进行二氧化硅薄膜的溅射，溅射靶材为硅靶，溅射过程中腔室内气体质量流量比O₂/(O₂+Ar)＝5/(5+200),气压恒定为2Pa，溅射40分钟后取出式样，完成过载绝缘层的制备，这样敏感微结构第一层701和第三703层制作完毕；将层压好的第二层702结构如附图1b放入中间位置，第一层701到第三层703按照从下到上对位叠合，然后进行热等静压，最后将整体结构放入高温炉中进行烧结。以共烧好的敏感微结构为基底，镍铬\镍硅多靶共溅射在分别控制镍铬靶和镍硅靶的溅射功率下进行。先在镍铬合金靶下溅射热电偶薄膜，将制作好的陶瓷图案板覆盖在基底表面，溅射功率为200W，溅射时间为50分钟；将另一块陶瓷图案板覆盖在基底表面，进行镍硅薄膜的溅射，溅射功率为150W,溅射时间为50分钟；腔室内气氛为氩气，压强为2.5Pa，陶瓷图案板分别为热电偶的两极图案，最终溅射图形如附图1(d)所示。微结构制备完成后，为了防止传感器信号输出时受到外部电磁信号干扰，在敏感微结构的上下表面做电镀镍金处理。

b.传感器样机的结构设计及封装

传感器样机的结构，如附图5所示，封装外壳1采用镍基高温合金，其前盖上为螺纹通孔，在靠近敏感微结构的通孔为锥形通孔，有利于通入气体将压力均布与敏感微结构表面。中间为圆形空腔，前后均有外周为圆形螺纹中间为方形卡槽15的卡环结构。

封装时，先将前卡环6旋入封装外壳1，对敏感微结构7进行前端限位，并用螺纹锁固剂密封螺纹；再将方形敏感敏感微结构置于方形卡槽15的槽口中，敏感微结构7与槽口周边的空隙用玻璃胶进行第一次密封，之后将敏感微结构与壳体放入马弗炉中进行烧结，设定温度为800℃，保温1小时，之后在压力罐上验证密封的气密性是否良好；接着进行高温丝10的穿丝，用镊子夹住高温丝10的头部匀速将高温丝穿入陶瓷柱11的细孔12，连接电容极板的三根高温丝10在陶瓷柱11中的位置应当是：公共极板居中，两个下极板电容分布于对称两侧，这样有利于保证两个电容的初始值相等。然后旋入后卡环8锁紧固定，卡环内侧和外侧用玻璃胶进行第二次密封，放入马弗炉中进行烧结，设定温度为800℃，保温40分钟，压力罐上测试密封性良好，完成传感器头的制备；将与敏感微结构7连接的高温丝10、陶瓷柱11用镍基高温合金细管封装，然后在封装管壳尾端对三根高温丝10输出电容进行校正，使得两个电容的初始值相同，这样能有效地提高传感器的灵敏度、减小输出的非线性误差、提高动态响应特性以及减小温漂影响。最后，将输出的三根差动高温丝与电路板进行焊接，输出的两根热电偶丝与温度转换器焊接，焊接完成后，用按照比例配制好的环氧乙胶灌封固定转换电路板5，提高传感器的抗振性能，高低温试验箱烘干1小时，完成传感器样机的封装。

c.外围高精度电路的实现

如图6所示，由于高温环境下压力的测量存在的温漂现象，所以在压力的测试结果需要进行温度补偿。具体的实施办法为：将转换电路板5与温度转换器输出的电流信号接入同一信号采集模块中，信号采集模块集成了敏感微结构压力和温度信号的采集以及转换功能。采集模块完成信号的解调、放大与温度补偿，经过各种处理转换，再转入基于Labview图形化语言进行测量数据实时存储和显示，实时显示压力和温度变化曲线。

传感器的外围高精度电路利用敏感微结构集成的热电偶进行温度的实时测量输出，热电偶测到与传感器敏感微结构同步的温度，然后将实时温度值传输到信号采集模块进行温度的补偿，即先在单一温度变量下测试传感器的输出数据，得到传感器输出随温度的变化曲线，将输出随温度变化的函数写入变换器的采集卡中，在温度压力复合测试环境中测得的实际数据再加上温度漂移函数即为传感器的真实压力输出。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。