高温电子压力计现状及使用
高温温度压力电子双参数测试技术
3 主要技术指标和特点
（1） 主要技术指标 压力测试范围 压力测量精度 温度测量范围 温度测试精度 （2） 主要技术特点 a 测量准确 b 性能可靠 c 安装使用方便
5 结论
高温高压电子双参数测试技术可直接测得井下 蒸汽温度压力数据， 是机械式电子双参数的换代技 术， 满足了注汽井温度压力双参数测试需要。现场 应用表明， 该技术工艺简单， 性能可靠， 测试精度高， 有较大的推广应用价值， 经济效益和社会效益显著。
0 引言
在借鉴国内外井下测试仪器技术优点的基础 上， 本文研制了一种存储式高温高压电子双参数测 试仪， 实现井下蒸汽温度、 压力双参数的同时测 量。在仪器开发过程中攻克了长时间金属高温隔 热、 高温传感器结构、 单片机应用、 高温高压密封等 技术难关， 同年仪器研制成功， 并进入辽河油田现 场测试。截至目前， 高温高压电子双参数测试技术 已经在辽河油田测试 500 余井次。现场应用表明， 具有测试准确、 操作简单、 维修方便、 成本低廉等优 点， 有很良好的推广应用前景。
第 25 卷 第 4 期 2017 年 12 月
石油工业计算机应用 COMPUTER APPLICATIONS OF PETROLEUM
Vol.25 No.4 Dec. 2017
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㊃ 地质应用 ㊃
高温温度压力电子双参数测试技术
刘 丹
高温电子设备对设计和可靠性带来挑战
高温电子设备对设计和可靠性带来挑战作者：Jeff Watson和Gustavo Castro简介许多行业都需要能够在极端高温等恶劣环境下可靠工作的电子设备。
依照传统做法，在设计需要在常温范围之外工作的电子设备时，工程师必须采用主动或被动冷却技术，但某些应用可能无法进行冷却，或是电子设备在高温下工作时更为有利，可提升系统可靠性或降低成本。
这便提出了影响电子系统方方面面的诸多挑战，包括硅、封装、认证方法和设计技术。
高温应用最古老以及目前最大的高温电子设备(>150℃)应用领域是地下石油和天然气行业（图1）。
在该应用中，工作温度和地下井深成函数关系。
全球地热梯度一般为25℃/km深度，某些地区更大。
图1. 地下钻探作业过去，钻探作业最高在150℃至175℃的温度范围内进行，然而，由于地下易钻探自然资源储备的减少和技术进步，行业的钻探深度开始加深，同时也开始在地热梯度较高的地区进行钻探。
这些恶劣的地下井温度超过200℃，压力超过25 kpsi。
主动冷却技术在这种恶劣环境下不太现实，被动冷却技术在发热不限于电子设备时也不太有效。
地下钻探行业中高温电子设备的应用十分复杂。
首先，在钻探作业过程中，电子设备和传感器会引导钻探设备并监控其状态是否正常。
随着定向钻探技术的出现，高温地质导向仪器必须将钻孔位置精确引导至地质目标。
钻孔时或钻孔刚结束时，精密的井下仪器会收集周围的地质构造数据。
这种做法称为“测井”，可以测量电阻率、放射性、声音传播时间、磁共振和其他属性，以便确定地质构造特性，如岩性、孔隙度、渗透率，以及水/烃饱和度。
通过这些数据，地质学家可以从构造上对岩石类型进行判断，还可以判断存在的流体类型及其位置，以及含流体区域能否提取出足够数量的碳氢化合物。
最后，在完成和生产阶段，电子系统会监控压力、温度、振动和多相位流动，并主动控制阀门。
要满足这些需求，需要有一个完整的高性能元件信号链（图2）。
系统可靠性是最重要的因素，因为设备故障会造成极高的停机成本。
直读式电子压力计数据传输方案和实施
文 ０ 谢 冬梅 冯贵洪 王文青 田昆 （ 贵州航天凯山三四。五厂石 油仪 器有限公 司 贵 阳）
摘 要 ：本 文从 现 有存 储 式 电子 压 力计 的技 术现 状 出发 ， 分析 了在 井 下 高 温 、 高 压 、 远 距 离 条 件 下 ， 实 现 压 力 、 温 度 数 据 实 时 可 靠 采 集 、 传输 、 分析 的压 力计 —— 直 读 式 电 子 压 力 计 的 数 据 传 输 方 案 和 实 施 ，并从技 术需 求分析 、通 讯方 案选择 、单 芯 远 距 离传 输 、 曼 彻 斯 特 码 编 解 码 的 软 硬 件 设 计 等 方 面 ，对 直 读 式 电子压 力计 数 据 传 输 方 案 进 行 了 深 入 研 究 。 试 验 数 据 分 析 结 果 表 明 ， 本 文 研 究 结 果 解 决 了直 读 式 电 子压 力 计 的 关键 技 术 ，增 强 了电子 压 力计 在 油 田测 井领 域 的 市 场 竞 争 力 。 关键 词 ： 读 式 电子压 力计 ； 芯远 距 直 单 离传 输 ；曼彻 斯特 码 ；编码 ；解码 引 言 目前 存储 式 电子 压 力 计 已广 泛 应 用 于 国 内 各 大 油 田 高 温 井 下 压 力 和 温 度 的 测 量 。存 储 式 电 子压 力计 在 工 作过 程 中 ， 仪 器 内的 单 片 机 系统 和 各 种 传 感 器 共 同完 成 井 下 压 力 和温 度的 采 集 ，并 以 数 字量 形式 存 储 于 电 可 改 写型 存 储 器 中 ，待 测试 过 程 完 成 后 ，再将 压 力计 返 回地 面 ， 用专 门 配 套 研 制 的 数据 回放 仪 与 压 力 计连 接 ， 通过 软 件 和 硬 件 口通 讯 进 行 数据 的接 收 、 回 放 和 处 理 ，使 用 很 不 方 便 ， 影 响 生 产 。 因此 ，为 克 服 存 储式 电子 压 力计 的 上 述 缺 点 ，提 高 油 田生 产 效率 ，提 升 电子 压 力 计 在 油 田测 井 领 域 的 市场 竞争 力 ， 必须 研制 在井下 高温 、高压 、远 距离 条件下 ，实 现压 力 、温 度数据 实时 可靠 采集 、传输 、分 析 的 压 力 计 一 一 直 读 式 电子 压 力计 。 二 、直 读 式 电子 压 力 计 技 术 需 求 分 析
高温大压力传感器研究现状与发展趋势
Ａｂｓｔｒａｃｔ牶 Ｌａｒｇｅ ｒａｎｇｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈａｓ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ牞 ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ． Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ． Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ牞 ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ牞 ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ牞 ＳＯＩ 牗 ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ牘 ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ牞 ＳＯＳ 牗 Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ牘 ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ牞 ＳｉＣ 牗 Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ 牗 Ｂｌａｃｋ牘 牘 ｈｉｇｈ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ． Ｆｉｎａｌｌｙ牞 ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ牶 ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ牷 ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ牷 ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ牷 ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｓａｐｐｈｉｒｅ牷 ＳｉＣ牷 ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ
电子压力计地面无线直读技术现状及使用
容易忽视的问题，所以要将该种技术的利用程度给予延伸。
具体的特性分析从具体的研究高度分析看到，当前电子压力计地面无线直读技术对于整个行业的运转来将主要特性体现有：①精确度。
在进行具体的研究过程中，我们会逐步将一些有利于计算的精确方面给予强化，因为只有抓好了该项精0引言PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[1]。
PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计[2]。
本小型冷库PLC控制系统是按照PLC控制系统的设计基本原则，将电气控制的小型冷库控制系统用PLC控制系统设计出来，此系统用S7-200CPU224[3]作为控制核心，合理地进行了输入输出点数的分配，并用STEP7-MicroWIN[1]设计出符合控制要求的梯形图，通过西门子PLC仿真软件仿真调试出指令表，并在此设计系统中包含了输入输出点分配表，顺序功能图，PLC外部接线图。
1主电路系统设计本小型冷库采用22kW压缩式制冷机一台，采用水冷式冷凝器，冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。
水泵电动机功率为4kW，冷却塔风机电动机功率为1.1kW。
主接线图中M1为冷却泵电动机，M2为冷却塔风机电动机，M3为压缩机电动机。
三相交流电源经低压断路器QS引入，住为此主电路的总开关，三台电动机单向连续运转，分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。
热继电器FR1、FR2、FR3分别对三台电动机做过载保护，熔断器FU1、FU2、FU3分别对三台电动机做短路保护。
根据此控制要求，设计出此小型冷库控制系统电气控制主接线图见图1，根据分析可知在此主电路系统中需要PLC输入点7个。
输出点3个。
2控制电路系统设计①按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。
②按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。
小型冷库PLC控制系统黄学先（湖北职业技术学院，湖北孝感435100）摘要:本系统采用S7-200CPU224作为控制核心。
煤层气井下电子压力计介绍及应用
煤层气井下电子压力计介绍及应用在煤层气排采生产过程中，观测井下压力的压力计长期处在恶劣环境中，受到外部压力和泵体振动的影响，容易出现漏水现象，从而导致整个仪器失效、煤层气排采中断而被迫起井，所引起的连带损失是非常大的。
用户在选择压力计时，不但要求测量准确可靠，更重视井下压力计的密封是否可靠。
从技术上分析，井下压力计有三处地方容易出现漏水现象:首先是传感器的导压点附近;其次是密封核心电路板的密封仓;第三是仪器与测井钢缆连接的部分。
导压点附近的密封主要由制造工艺来保证，通常在高精度的机床加工中心，通过精心设计结构参数，能保证在导压点附近承受30MPa以上的压力而不漏水。
密封仓采用的是O型圈密封技术，同样高精度的机械加工，能够保证30MPa的耐压能力。
仪器与钢缆连接部分，是最容易引起漏水的地方。
实现仪器与钢缆的连接，我们通常称这个工艺过程为"铠装"。
它必须保证以下几点:一、钢缆与仪器的信号连接必须是柔性连接，不承受轴向拉力;二、钢缆与仪器之间有抗法向转动的装置，避免信号连接被扭断;三、钢缆与仪器连接点应沉没在绝缘填充材料中，外部压力只能作用到填充材料上，确保电信号与外部的绝缘。
常州凯锐拥有高精度的数控加工中心设计能力，在压力计设计方面拥有三项核心专利技术，包括一项发明专利，具有非常领先的技术优势。
所有压力计在出厂前，均通过48小超量程30%打压测试，检测各个密封环节，从而保证每一支压力计都能长期可靠地运行。
每一次现场应用，常州凯锐都安排专业的工程师到现场铠装，严格保证压力计的可靠应用。
到目前为止，常州凯锐应用到现场的数百支压力计，没有一例发生井下漏水的故障，受到用户的一致好评!常州凯锐可以保证:任何凯锐的压力计，在使用三个月内发生漏水等故障的，不但免费更换压力计，并且承担全部起下井费用，彻底解决用户的后顾之忧。
如何避免井下压力计受到变频器等工业设备的干扰?变频器等动力设备对压力计的干扰通常通过传导途径形成，在某些不当安排的场合，也会经由辐射途径形成。
高温高压地层电子压力计测试工艺探讨与应用
３ 高温高压地层 电子压力计测试工艺影响因素
３ １ 井筒 因素 ．
长 时 间高 温高 压工作 环境 是压 力计不 稳定工 作 的 主要 因 素 。在 高温 深井 中使 用 电子压 力 计 ， 要 问题 主
集 中在 电子压力 计 的 电路板 上 。由 于施 工 的需 要 ， 有 时压力计 长 时间处 于 高温 环 境 下 ， 电路 板 在 高 温环 境
压 力计 托筒下 井测试 工艺 是在 地面 编好 录取数据 程 序 ， 计算 机通过 接 口传送 给 电子压力 计 ， 用 接上 压力
是对压 力计保 护不 够 ， 压力 计 容 易 受 到井 壁 撞 击 而 损 坏， 减震 性 能与 内置 式相 比要差 些 。 压 力计托 筒下 井测试 工艺 的特 点 ： 工工艺 简单 ， 施
电子压 力计 和 回放 软 件 无 法 建立 信 息 通 道 ， 力 压 计 存储 芯 片 内采 集 的数据 无法 通过 正常 渠道发 送 到 电 脑 上进行 资 料处 理 。无 法 通 讯 通 常 造成 两 种 结 果 ： 一 是存 储 芯片损 坏 ， 据 破 坏 丢失 ； 是通 讯 渠 道 损 坏 ， 数 二
４ 现 场 应 用 与 效 果 分 析
南堡 ５—８ 井 ， 油 层位 Ｅ ２ ３该 井 １６ １ 试 ｓ＋ ， ７ 层 ， 测 井解 释井 段 ４７ ４ ６ｍ 一 ０ ． ２小层厚 ５ 含 ４ ． ４８ １ ６ｍ， ７ｍ， 气层 ， 隙度 ８ １ ％ ， 透 率 ０ ７ 孔 ．３ 渗 ．２×１ ｍ 。该 井 ０
可 以重新 建 立通讯 渠 道 从 而 获得 芯 片 内 的数 据 ， 此 但
度 数据 ， 但实 际上 有时 测试 地 层 资 料并 非 地 层 真实 压
浅析高温电子压力计现状及使用
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ ３ １ ２ — ０ ２
０ 引 言
领 域 的广 泛 应 用 ，大 大 地 扩 展 了试 井 所 能解 决 问题 的 广
电子压力计利用其精度 高、 灵敏度高、 存储容量大、 工 度、 深度和可靠性。
作 时间长、 工 作 制 度 编制 灵 活 等 特 点 ， 通 过 试 井 钢 丝传 输
・
３ ｌ ２・
价值 工 程
浅析 高温 电子压力计现状及使用
Ｏｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ Ｕｓ ｅ ｏ ｆ ｌ Ｉ ｉ ｇ ｈ － ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｇａ ｕ ｇ ｅ
张怀 Ｚ ＨＡ ＮＧ Ｈｕ ａ ｉ
（ 大庆 油 田有 限 责任 公 司 试 油试 采 分 公 司 工程 技 术 大 队 ， 大庆 １ ６ ３ ４ １ ２）
（ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｉ ｒ ｇ ａ ｄ ｅ ｏ ｆ Ｗｅ ｌ ｌ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ｏ ｆ Ｄ ａ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｄ ａ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ６ ３ ４ １ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
１
５
摘要 ：本文对 Ｄ Ｄ Ｉ 、 Ｓ Ｐ Ｔ二种类型的高温 电子压力计使用情况进行介 绍， 并针对 ２ ０ ０ ８年上半年测试 失败的原 因及存在 的问题进 行 了分析和总结 ， 提 出了改进和预防措施 以及今后在试油试采测试中应注意的 问题 。
耐高温压力传感器研究现状与发展_张晓莉
2011年第30卷第2期 传感器与微系统(T r a n s d u c e r a n dM i c r o s y s t e mT e c h n o l o g i e s)综述与评论耐高温压力传感器研究现状与发展张晓莉1,陈水金2(1.江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000;2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)摘 要:现有商业化压力传感器绝大多数工作在常温条件下,工作温度高于200℃者尚不多见,远不能满足高温下的压力测量要求,因此对高温压力传感器的研究成为必然。
论述了国内外几类高温压力传感器的研究进展、关键技术及应用情况,并探讨了主要存在的问题和未来的发展趋势。
关键词:高温压力传感器;多晶硅;碳化硅;声表面波;光纤中图分类号:T H7 文献标识码:A 文章编号:1000—9787(2011)02—0001—04R e s e a r c h s t a t u s a n dp r o g r e s s o f h i g h-t e m p e r a t u r e r e s i s t a n c ep r e s s u r e s e n s o r sZ H A N GX i a o-l i1,C H E NS h u i-j i n2(1.S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g,J i a n g x i U n i v e r s i t yo f S c i e n c e＆T e c h n o l o g y,G a n z h o u341000,C h i n a;2.S c h o o l o f Me c h a n i c a l＆A u t o m o t i v e E n g i n e e r i n g,S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y,G u a n g z h o u510640,C h i n a)A b s t r a c t:A t p r e s e n t,m o s t p r e s s u r es e n s o r sw o r ka t n o r m a l t e m p e r a t u r e,a n ds e l d o m p r e s s u r es e n s o r w o r ka tt e m p e r a t u r e a b o v e200℃.I t i s f a r f r o mm e e t i n g t h e n e e d o f m e a s u r e m e n t r e q u i r e m e n t s o ns p e c i a l b a c k g r o u n d.S ot h e r e s e a r c ho f h i g h-t e m p e r a t u r er e s i s t a n c ep r e s s u r e s e n s o r i sn e c e s s a r y.S e v e r a l m a i nh i g h-t e m p e r a t u r e p r e s s u r es e n s o r i nw o r l d w i d ei sd i s c u s s e df r o m r e s e a r c hp r o g r e s s,k e yt e c h n o l o g ya n d a p p l i c a t i o n s.T h em a i np r o b l e me x i s t i n g a n d t h ef u t u r ed e v e l o p m e n t t r e n da r e a n a l y z e d.K e yw o r d s:h i g h-t e m p e r a t u r ep r e s s u r es e n s o r;p o l ys i l i c o n;s i l i c o nc a r b o n;s u r f a c ea c o u s t i cw a v e(S A W);o p t i c a l f i b e r0 引 言高温压力传感器以其优良的高温工作能力在压力传感器中一直受到高度重视,是传感器研究的重要领域之一,也是各国政府努力掌握的高科技技术之一。
SOI高温压力传感器的研究现状.
第34卷第2期河北工业大学学报2005年4月V ol.34No.2JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGYApril 2005文章编号：1007-2373(2005 02-0014-06SOI 高温压力传感器的研究现状张书玉1，张维连1，张生才2，姚素英2（1. 河北工业大学半导体材料研究所，天津300130；2. 天津大学微电子研究所，天津300072）摘要：SOI (silicon on insulator 高温压力传感器是一种新型的半导体高温压力传感器，具有耐高温、抗辐射、稳定性好等优点，能够解决石油、汽车、航空、航天等领域对高温压力传感器的迫切需求，在高温领域有很大的潜力．本文论述了SOI 材料的制备方法-特别是硅片直接键合技术(SDB ，简单介绍了SOI 压力传感器的优势、制作工艺以及SOI 压力传感器的发展现状．关键词：压力传感器；SOI ；SiO 2层；各向异性腐蚀；硅片直接键合；硅单晶片中图分类号：TP212文献标识码：AThe Research Status of SOI High-temperature Pressure SensorZHANG Shu-yu 1，ZHANG Wei-lian 1，ZHANG Sheng-cai 2，YAO Su-ying 2(1. Semiconductor Material Institute, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2. School of Electronics and InformationEngineering, Tianjin University, Tianjin 300072, ChinaAbstract ：High temperation SOI (silicon on insulator pressure Sensor is a novel senmiconductor pressure sensor , ithas the advantages of resisting high temperature, radiation and good stability.can meet the needs in some harsh enviroment,such as in the oil refining industry, automotive industry, aviation and space engineering , it has great potential in hightemperature field. In this paper, we discuss the preparation methods of SOI materials-especially in silicon direct bondingmethod.and simply reports the predominance , the fabrication processes and development status of SOI pressure sensor.Key words ：pressure sensor ；SOI ；SiO 2layer ；anisotropic etching ；SDB ；silicon film0引言20世纪60年代开始应用在空间和微型测量系统中的硅氧化物绝缘体[1](silicon on insulator ，SOI 技术经过40多年发展，应用范围已从微电子元器件扩展到军事、通讯、生命科学以及信息科学等广泛的重要领域．利用SOI 制作性能更加优良、稳定性更好、可靠性更高和技术上更加先进的新型传感器已成为国内外研究的重点．目前，利用SOI 晶片开发的新型传感器有力学量中的加速度、压力、扭矩、微重力等传感器，化学传感器、光学传感器、磁传感器等新的研究成果．一部分产品已经批量化生产，预计不久的将来将会出现更多的新产品，并加快产业化的速度．本文简单介绍了SOI 材料的制备方法及其特点、压力传感器的制作工艺和SOI 压力传感器的优势以及发展趋势．1SOI 制造工艺及特点纵观SOI 技术发展史，制作SOI 的方法大致可以分为3大类[2~4]：第一大类是在已经形成好的氧化物层上制作硅单晶，例如激光再结晶法、卤素灯或条形加热器再结晶法，固相横向外延法等，一般来说，这些方法所形成的绝缘层上的硅单晶质量比本体硅要差很多．第二大类是在已经存在的硅单晶层下面形成氧化物层，例如氧化多孔硅法，N +或O +注入法等，一般地，这些方法将导致较差质量的氧化层，同时，绝缘层上硅单晶的质量也会随着氧化物的形成而下降．第三大类方法就是硅片直接键合(SDB收稿日期：2004-10-25作者简介：张书玉（1981-），男（汉族），硕士生．15张书玉，等：SOI 高温压力传感器的研究现状第2期的方法，此法形成的绝缘层质量和绝缘层上单晶硅的质量都很好，因此具有较大优势．当然此法也存在不利因素，其潜在的缺点是将来制作立体器件时，立体交叉布线有困难．从SOI 技术的最新发展来看，这3大类方法并不是在孤立地发展，而是有相互渗透、相互结合的趋势．所谓的硅片直接键合是将两片硅片经过一定的处理直接键合在一起，这种技术称为硅直接键合(SDB 技术，也有人称为硅熔融键合(SFB 技术，或直接硅片键合(DWB 技术．采用这种技术在两片硅片之间不需要任何粘结剂也不需要外加电场即可实现两片硅片之间的键合，且工艺简单．硅片直接键合工艺如图1所示．要粘合的片子必须经过抛光，用含有氢氧根离子的溶液浸泡，使这些表面被附上一至两层的水分子，成为亲水的表面．粘合的过程必须在10级或10级以上的超净空间中进行，以避免粒子粘污的影响．然后在室温下将这两片硅片的抛光面面对面贴和在一起．将贴合好的硅片在氧气或氮气的环境中经过数小时的高温处理就形成的良好的键合．先在低温下（200℃左右）恒温一段时间，使界面处的羟基发生初步的脱水反应，再升高温度（800℃左右）保持一段时间，使之完成全部的脱水反应，最后在高温下（1000℃，约30min ）让生成的水汽扩散到硅的外表面并生成氧化层，同时界面处的原子相互扩散和横向迁移，使原子间达到紧密接触并实现键合．在键合处理完成后，正面的硅片必须从几百微米减到几微米或更薄，以适应SOI 器件制造的需要．首先进行粗磨．粗磨虽不精细但能迅速减薄硅片，它可以用来去除键合硅片顶部绝大部分硅而只留下二氧化硅上面几微米厚的硅层．在粗磨之后采用有腐蚀终点显示的化学腐蚀方法．腐蚀终止是由在上层硅片的下表面上建立杂质浓度梯度来实现的．SOI 材料是指具有图2结构的材料．衬底硅作为机械支撑（厚度约为几百微米），表面单晶硅用于制造器件（厚度<116河北工业大学学报第34卷2SOI 压力传感器的技术优势半导体高温压力传感器制作的关键在于高温下应变电阻之间以及应变电阻与衬底间的电绝缘、稳定性、重复性以及工艺的简单性．与其他压阻式压力传感器[8]如扩散硅压力传感器、多晶硅压力传感器、SOS 压力传感器和SiC 压力传感器相比较，SOI 压力传感器的技术优势主要体现在以下几个方面[9]．1）SOI 材料各种特性优异，制备方法多．尽管SiC 材料的力学、电学和热学特性也十分优越，在某些方面甚至超过了SOI 材料，但是制备困难尤其是高性能的SiC 材料(如6H-SiC 的制备就更加困难．至于SOS 材料，价格因素基本上限制了它的发展．2）由于硅集成电路技术的发展，为SOI 材料的加工制备提供了先进的技术支撑，使其制备工艺愈来愈成熟．SOI 传感器衬底硅加工通常采用成熟的微机械加工技术，如各向同向异性腐蚀技术；顶层硅膜中的器件制作则采用标准的集成电路平面工艺，确保了传感器的性能．尽管多晶硅压力传感器在常规用途中，性价比上具有相当的优势，但多晶硅压力传感器制作过程中须采用LPCVD 法生长一层多晶硅薄膜．薄膜的生长工艺条件对多晶硅薄膜各种特性的影响很大，因此对LPCVD 和退火工艺的重复性与稳定性有很高的要求，实现起来相对困难；另一方面，由于多晶硅材料结构的特殊性，对其各种特性的了解远不如单晶硅材料透彻，缺乏大量参数的具体数据，传感器的长期稳定性也有待进一步验证．SiC 压力传感器和SOS 压力传感器由于材料结构的特殊性，目前加工手段匮乏，因此产品的质量以及不同批次产品的重复性和稳定性都难以保证，尚有待开展深入的研究工作．3）MEMS （微电子机械系统）是各类传感器发展的必然方向．所谓MEMS 就是将敏感元件和各种处理电路集成在同一芯片上，形成一个能够独立完成某项功能的复杂系统．由于SOI 材料自身良好的特性，适合制作各种高性能集成电路，如高温、高速、抗辐射和低功效电路等，因此可以与SOI 传感器结合起来制作高性能的SOI MEMS 是其一大优势．多晶硅压力传感器的结构与工艺只适合与体硅集成电路结合，制作出的MEMS 性能显然无法与SOI MEMS 相比．SiC 材料虽然也可应用于高性能集成电路的制作，但由于理论水平和加工手段的限制，目前的SiC 材料的应用还仅限于分立元器件．4）压力传感器利用材料的压阻效应制作．最新研究成果显示[10]，单晶硅材料制作的压力传感器的1/f噪声要远小于多晶硅材料．这表明在微压测量领域，SOI 压力传感器具有较大的优势．在SOI 衬底上制造的高温压力传感器，单晶硅电阻膜与衬底之间采用SiO 2隔离，形成单晶硅SOI 结构，使得p-n 结漏电流减少，从而获得良好的高温性能和更高的灵敏度，因此适合在高温下应用．3SOI 压力传感器的制作工艺在绝缘衬底上生长一层硅薄膜(SOI 是解决p-n 结隔离引起高温漏电的最佳方法，该结构抗辐射，耐腐蚀，自隔离，体漏电小，寄生电容小，无体闩锁效应等特点，可应用在恶劣环境下．SOI 结构中的绝缘层既可以作为腐蚀停止层，也可以作为力敏电阻的介质隔离层．SOI 形成技术主要有硅-硅直接键合[11]（SDB ）、氧离子注入隔离技术[12]（SIMOX ）、智能剥离技术[13]（SMART-CUT ）、多孔硅氧化隔离[14]（FIPOS ）等技术．使用不同的SOI 形成技术可以形成不同的SOI 结构．利用这些结构可以制作性能优良的高温压力传感器．这里介绍一种可行的SOI 压力传感器的制作方案，如图3所示．4SOI 压力传感器的研究现状4.1提高传感器性能、可靠性及工作温度1997年Motorola 公司在IEEE 举办的传感器与执行器国际学术会议上报道了利用CMOS 工艺制作的测压MEMS 系统．该系统集成了压阻式压力传感器，温度传感器，8位微控制器，信号处理电路，A/D17张书玉，等：SOI 高温压力传感器的研究现状第2期和D/A转换器，2K 字节的EPROM 及数字通讯接口电路，采用SOI 技术制造，微处理器和信号处理电路分布在压阻式压力传感器的四周．将MCU 及信号处理电路和压力传感器进行单片集成，一方面是传感器系统在智能化的基础上更加小型化，方便了系统的调节，减少了维护；另一方面减少了原来各功能单元之间的连接，提高了系统的可靠性和稳定性．法国LETI 研究所目前正在开发工作温度达400℃的SOI 高温压力传感器．LETI 研究所和斯伦贝格公司等单位开发一种真空腔体从外部进行保护的硅压阻式传感器．经在500℃下对压力测量的测试，SOI 传感器电阻对温度的变化首次达到了令人满意的结果．LETI 和NORWEGIAN 公司合作研制的达到微型化的管状结构的传感器，直径小于60，长度只有几微米，该产品减小了封装的影响．温度达到300℃时，测量压力可达到1500bar (1bar =105Pa ，产品主要应用在汽车工业[15]．德国柏林技术大学正在采用SOI 衬底开发3C-SiC压力传感器．额定压力=0.5mV/(V-SiC-on-SOI 压力传感器．测试的结果表明：温度在673K 时电隔离可靠．室温灵敏度ｂａｒ），多晶硅热敏电阻器的温度系数１．７１０1[16]．乌克兰综合技术大学利用多晶硅和SOI 衬底制作了医用压力传感器．它采用了激光再结晶工艺，提高多晶硅电阻晶体结构的性能．它们使用的掺硼硅具有的载流子浓度范围1×1018~5×1018/cm -3，利用激光再结晶技术，提高了压阻式电阻的应变系数和温度稳定性[17]．Birkelund 采用融合键合工艺制作了高压压力传感器．设计量程为35~1500bar ，温度范围ｍ[18]．Kasten 等人开发出了用于高温、带有单块集成CMOS 读出电路的电容式压力传感器．该产品的工作温度已达到250℃．输出单元的CMOS 电路采用了离子注入型的SIMOX 衬底．读出电路编程，并且对其进行线性、漂移和输出量程的校准．在没有补偿的情况下，满量程热灵敏度漂移低于0.03%/℃(20~图3SOI 压力传感器的制作方案Fig. 3The fabricate programme of SOI preesure sensor SDB SOI ÅðÀ©É¢¸÷ÏòÒìÐÔ¸¯Ê´¹è±-LPCVD Si 3N4¹â¿ÌÒýÏß¿×ŨÅðÍË»ðоƬ²âÊԺϽðSi-Glass静电封接传感器封装18河北工业大学学报第34卷150℃范围内；在150~250℃时低于0.09%/℃．相应的非线性误差低于0.4%[19]．在1998年中国电子学会敏感技术学术年会上，中国科学院上海冶金研究所传感技术国家重点实验室提出了由硅片直接键合技术得到的SOI 材料制作出了SOI 微型高温压力传感器．在11MPa 的压力测试下非线性度优于0.5%，灵敏度温度系数为1.1~1.3×105V ，灵敏度温度系数为1.4×10m 厚的SOI 衬底上．敏感元件采用1~3m ，宽0.25m ，压阻式电阻厚0.1m ．准确度可达到1×108DNA 分子．5结束语SOI 高温压力传感器是一种新型的半导体压力传感器．它比扩散硅压力传感器具有更高的工作温度，比多晶硅高温压力传感器具有更高的灵敏度．这主要得益于它用单晶硅材料和SOI 结构作应变电阻．单晶硅材料压阻系数高，并且具有相当高的纵向和横向灵敏度因子，因此有利于设计性能优良的压阻电桥，保证传感器有很高的灵敏度和温度特性．如何改善压力传感器的静态特性和温度特性，保证它的稳定性和可靠性是人们要解决的问题．1）要想提高传感器的灵敏度可通过降低弹性膜的厚度来实现，但同时也降低了传感器的量程，膜厚降低和传感器量程的减小之间的冲突是有待解决的一个问题．另外由于工艺因素、设备精度老化问题也会使所研制的传感器与实际要求之间存在差异．2）改善传感器的温度特性一般有2种方法：一是选择新的弹性膜结构，将热应力降到最低．二是选择合适的掺杂浓度，这需要大量的实验确定最优掺杂浓度确保传感器输出有最小的温度漂移．3）提高稳定性可以通过对封装好的传感器进行严格的考核和老化试验及时剔除特性不良和不稳定的器件．采用全固态封装隔离结构，使传感器敏感部位从环境中隔离出来可以提高传感器的稳定性．只有通过传感器的分析结果对现有设计方案和工艺进行改进，才能进一步提高传感器的性能，充分发挥SOI 高温压力传感器的优势．SOI 传感器不仅在军事、航天领域具有重要的应用价值，其民用市场的发展前景也非常广阔．随着微电子技术和MEMS 技术、设计技术和材料技术的不断发展，SOI 传感器将会在现有产品和技术的基础上进一部完善和提高，通过加速研究成果的产业化的发展，逐步满足军事、能源、航天、交通、工业等相关市场的需求．第2期张书玉， SOI 高温压力传感器的研究现状等： 19 参考文献： [1] 许文化，张天义，汪红梅，等．SOI 技术的机遇与挑战 [J]．电子器件，2001，24 (1：72-78． [2] Agarwal A，Hagnes T E，Venezia V C． Efficient production of silicon-on-insulator films by co-implantation of He+ with H+ [J]．Appl Phys Lett，1998，72 (9：1 086-1 088． [3] Rajneri V，Campisano S V．Silicon-on-insulator producted by helium implantation and thermal oxidation [J]．Appl phys lett，1995，66 (26： 3 654-3 656． [4] Bruel M．Silicon on insulator material technology [J]．Elecronics Lett，1995，31 (14：1 201-1 204． [5] 刘恩科，朱秉升，罗晋生．半导体物理学 [M]．北京：国防工业出版社，1989．255-341． [6] 刘彦松，多新中，黄继颇，等．SOI 高温器件及其在汽车电子等领域中的应用 [J]．物理，1999，28（7）：412-416． [7] 伍志刚，凌荣堂．SOI 技术——21 世纪的硅集成技术 [J]．微电子学，2001，31（1）：1-5． [8] 张维连．半导体硅压力传感器 [J]．仪器仪表与分析监测，1990（2）：55-57． [9] 张为．SOI 高温压力传感器的研究 [D]．天津：天津大学，2002． [10] 于晓梅，江兴流．硅压阻输出微传感器的 1/f 噪声 [J]．半导体学报，2001，22 （9） 182-1 187．：1 [11] Lasky J B．Wafer bonding for silicon-on-insulator technologies [J]．Appl Phys Lett，1986，48 (1：78-80． [12] Watanabe M，Tooi A．Applicaton of SIMOX technology to CMOS LSI and radiation-hardened devices [J]．Jpn J Appl Phy，1991，30 (4：737-741． [13] Bruel M．Silicon on Insulator material technology [J]．Electronics Letters，1995，31 (14：1 201-1 204． [14] Total dose radiation characteristics of n-channel MOSFETs fabricated using FIPOS technology [J]．Nuclear Science and Techniques，1997，8 (3： 170-173． [15] HaneRS，GaffV．The promise of generic micromachining technology 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gas sensors based on SOI membranes [A]．Techn Proco of the 2000 intern．Confon Modeling and Simulationg of Microsystems [C]．United Kingdom：CambridgeUniversity，2000．297-300．《河北工业大学学报》被评为全国高等学校优秀学报一等奖根据教育部科技司 2004 年 37 号函的精神，中国高等学校自然科学学报研究会对全国高等学校自然科学版学报进行了评比．经教育部科技司核准，《河北工业大学学报》被评为优秀学报一等奖．同时，《河北工业大学学报》编辑部代俊秋副编审获全国高校科技期刊优秀编辑工作者称号．（学报编辑部）。
浅析高温压力传感器的发展
浅析高温压力传感器的发展作者：于艺于佳井彬来源：《科技与创新》2015年第17期摘要：压力传感器的发展对测控工作起着重要的指引作用。
常见压力传感器的测量温度都在200 ℃以下，无法精准测量高温下的压力。
因此，国内外有很多学者致力于高温压力传感器的研究。
主要探讨了高温压力传感器的发展现状、存在的问题及未来的发展趋势。
关键词：高温压力传感器；半导体材料；多晶硅；光纤技术中图分类号：TP212.1 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.17.042在现代化科技生产、科研等领域，传感器测量技术被广泛应用于各个监测环节，对整个运行系统发挥着不可替代的作用，特别是在恶劣的环境下，比如发动机、航天飞行器、高速导弹及卫星等耐热腔体和表面各部分的压力测量中，对压力传感器的要求更高。
为此，研究高温下能够正常工作的压力传感器具有非常重要的意义。
1 高温压力传感器的研究现状1.1 SOI高温压力传感器SOI（Silicon On Insulator）高温压力传感器是由新型半导体材料（SOI）制成而成。
作为一种半导体材料，SOI具有半导体的优良性能，比如耐高温、可靠性高等。
这些特点也正符合高温压力传感器的设计要求。
目前，美国Kulite公司已采用BESOI技术研发出XTEH-10LAC-190（M）系列超高温压力传感器，最高测量温度可以达到480 ℃；法国的LET1研究所目前也正在研发测量温度能达到400 ℃的SOI高温压力传感器；我国西安交通大学已运用先进的SIMOX技术成功研发出能在250 ℃下正常工作的微压力传感器。
这虽然不及外国的研究成果，但在国内也算是一个突破。
1.2 SiC高温压力传感器SiC（Silicon Carbide（Black））高温压力传感器以新型半导体材料（SiC）为膜片的压阻式力传感器。
1997年，Ziermann、Rene、Von Berg和Jochen最早发现了SiC材料并将其应用于单晶n型β-SiC压力传感器的制作中。
电子压力计使用说明书
电子压力计使用说明书一、电子压力计说明书电子压力计是一款低功耗、高精度、高分辨率的蓝宝石井下存储电子压力计，具有良好的密封性，抗腐蚀性。
可以在高温、高压等恶劣环境下，正常工作。
电子压力计1、电子压力计各部件说明及标准配置。
<1> 电池筒：<2> 导锥<3>、压力计<4>、绳帽：<5>、电池<6>、连接线<7>、接口箱每箱电子压力计标准配置：两只电子压力计两个电池筒两个个导锥一个绳帽一个维修包（包括6个特别的O圈）一个USB接口箱（两只电子压力计配一个）标定证书操作软件两节节锂电池2、电子压力计工作模式电子压力计被设计成在低耗电量下工作，因此可以延长电池的寿命，以节省用户的开支。
<1> 采样模式：当电池接上压力计时压力计便进入了采样模式，而不是接口箱或连接线缆接上压力计时。
在正常操作的情况下，压力计会在现场被编程，然后运到井口，下井之前压力计应该是工作正常，且电池与压力计是连接在一起的，压力计执行相关的程序，这些程序是事先编辑好并保存在压力计里的。
<2> 休眠模式：当压力计没有采样时就会处于休眠状态（例如，两个采样点之间的时间）。
所有的压力计都被设计为：当一次采样完成之后，就会自动的转换到休眠模式。
<3> 通信模式：当接口箱和连接线把压力计连接到计算机上时，压力计就处于了通信模式。
通信模式用于压力计编程，下载数据文件，上传标定信息以及通过操作软件做一些与操作相关的其它事情。
3、装配和操作一旦编程被保存到压力计里，在操作能够发生之前，在压力计的装配上会有一个简单的步骤。
<1> 把电池连接到压力计之前，用我们的电池测试器检测它的电压。
任何一组新的标准的150℃AA锂电池的电量是3.6V-3.9V。
当电池的起始电压低于厂家所要求的值时，不要再使用该电池。
如果一组新电池的电压低于它所预期的值时，这也许是电池的钝化层所引起的。
电子压力计损坏原因及使用中应注意的问题
电子压力计损坏原因及使用中应注意的问题摘要：随着试油技术的深入发展,压力计在油田勘探开发中发挥着日益显著的作用。
而电子压力计以其精确度高,录取资料可靠以及直观的显示受到广大试油工程技术人员的青睐。
本文对对压力计的基本结构和损坏原因进行了简要分析，并提出几项电子压力计使用中的注意事项。
关键词：电子压力计注意事项损坏1 前言地层压力测量是油田开发过程中必不可少的监测手段，是地质师的眼睛和耳朵，压力计便是实现地层压力测量的仪器。
由于油田开发进入中、后期，对测试资料准确度要求较高，钟机式压力计由于精度低、滞差大、走时短等诸多缺点，已不能满足油田开发的需要。
随着试油技术的深入发展，压力计在油田勘探开发中发挥着日益显著的作用。
而电子压力计以其精确度高，录取资料可靠以及直观的显示受到广大试油工程技术人员的青睐。
电子压力计已逐步取代机械压力计成为井下压力录取的主流。
由于试油工艺要求，电子压力计使用频繁，造成了部分压力计的损坏。
压力计的损坏既有使用不当等人为因素，也与施工方式，施工环境有密切关系。
下面就对压力计的损坏原因进行简要分析，并提出几项电子压力计使用中的注意事项。
2 压力计的基本结构图1 压力计结构示意图压力计由传压接头、外筒、电池筒、电路板、传感器几部分组成。
传压接头、外筒、电池筒由防腐的特殊合金制成，同时传感器与外筒内置密封O圈，外筒与电池筒之间加入密封胶圈，保证了外筒内部的电路板、传感器不受井下气液腐蚀而损坏。
传感器把井下压力、温度物理信号转变成电信号传给电路板。
电路板对传来的电信号进行采集、转换、存储，最后再与PC机通讯把数据传送给PC机处理。
下面简单介绍一下压力传感器的基本结构，压力传感器的传感芯片放置在一个密封的钢制外壳中，内部充满保护和传压用的硅油，传感芯片通过金属导线与接线柱连接，最后通过接线柱把压力信号传递出去。
3 压力计损坏原因3.1 进气进液腐蚀密封圈失效导致压力计进液，进气腐蚀。
例如井况特殊含硫化氢、二氧化碳或其它有腐蚀性的物质，有害气体含量很高，特别是碳酸腐蚀，防腐措施一般对硫化氢效果好于碳酸，即使更换了防腐0圈，但还是有可能导致进气、进液情况的发生。
高温高压电子压力计调测运用
高温高压电子压力计调测运用目前国内外对高温高压井的概念没有做出统一的解释和规定,国际高温高压井协会、中国石油天然气集团公司将高温高压井定义为:井口压力大于70MPa(或井底压力大于105MPa)、井底温度高于150℃的井。
油气井地层压力和温度的准确性直接影响到油藏评价工程师对地层的评价结果的可靠性和对生产指导的正确性。
存储式电子压力计测试技术已属成熟技术,深井中应用这一技术,可充分发挥其高精度、高分辨率、长时效、连续可靠等优点。
与常规井相比,高温高压井试油、完井作业难度大,井下工作环境复杂,资料录取要求严格,给高温电子压力计的资料录取工作带来了很大的困难,对电子压力计的性能指标提出了更高的要求[1]。
1电子压力计测试工艺电子压力计按下井方式不同可分成四种不同的作业工艺:压力计托筒下井,钢丝作业下井,电缆作业下井,永久式压力计。
目前我们常用压力计托筒携带电子压力计或是射流泵排液时泵芯携带电子压力计下井。
压力计托筒下井测试工艺是在地面编好录取数据程序,用计算机通过接口传送给电子压力计,接上压力计工作高温锂电池,然后将压力计装到压力计托筒上,与地层测试工具一起下到井下进行地层测试,然后同地层联作测试管柱起出,将压力计拆下,通过接口与计算机连接,回放所存储的数据到计算机进行数据处理。
在压力计托筒工艺中,压力计托筒一般处于封隔器之上测试阀之下,有时也为了更加真实地取得测试层的地层资料而将压力计托筒下到封隔器之下。
压力计托筒有两种不同的形式:内置式和外置式。
1.1内置式压力计置于压力计托筒内部空间,可以安装两支压力计,压力计托筒与地层测试工具串连下井。
这种压力计托筒的优点是:由于有外筒保护,压力计不会受到井壁的碰撞,配备有防震装置,防止压力计在射孔和其它机械震动时损坏压力计。
缺点:只能测内压不能测外压,由于受内外径限制,外筒壁不能做得太厚。
1.2外置式两支压力计置于托筒外槽内,托筒上部有卡环,将压力计卡住,下部其中两个位置有导压孔,可测管柱内部压力。
高温压力传感器现状与展望
*国家自然科学基金资助项目(基金号:69876027)收稿日期:2001-10-24 修改稿日期:2002-01-14高温压力传感器现状与展望*张 为 姚素英 张生才 刘艳艳 曲宏伟天津大学电子信息工程学院 天津市 300072=摘要>论述了多晶硅、SOI(绝缘体上硅)、碳化硅、SOS(蓝宝石上硅)、石英、溅射合金薄膜、陶瓷厚膜和光纤等高温压力传感器的基本结构、工作原理、特点及研究现状,展望了压力传感器的未来。
关键词:压力传感器 高温 现状 展望中图分类号:TN354Status Quo of High -Temperature Pressure Sensor and Its ProspectZhang Wei Yao Suying Zhang Shengcai Liu Yanyan Qu Hongwei School of Electronics and Information Engineer ing ,T ianjin U niv ersity,T ianjin 300072Abstract:Discusses the structure,principle,performance and research status quo of polysilicon,silicon on insulator,sil-i con on sapphir e,quartz,allo y thin-film,ceramic thick-film,optic-fiber high-temper ature pressur e sensor respectively ,and for ecasts the future of the pr essure sensor.Key Words:Pr essure Sensor;High-T emperature;Status Quo;P rospect1 引言传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志,它与通信技术、计算机技术构成现代信息产业的三大支柱。
浅析井下电子压力计温度性能
刘 米 娜 测试技术服务分公司监测信息解释 评价 中心
【 摘要 ｌ 介 绍了 压 力计温度传感器工作原理 分析温度 对于压力计准
确度影响 。本文通过实验， 研 究不同型号温度传感器内置与外置的压 力计
黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０
箱加温 方式是空 气浴 ， 仪器加温速 度不是很快 ． 分析 这 仪 器在 两个温
温度示值与感温情况， 了 解了 压 力计的温度性能。 对 于压力计在试井工作 中
的应 用有 一定 的指 导意 义 。
度点的温 度示 值可 以看 ｌ ： ｔ ｛ ， 他仃 Ｊ 的 误差都 在 ±２ ℃以内。 温 度传感 器外 置的压 力计仪器示值误 差在±ｌ ℃以内， 温度性能 良好， 但是通过 仪器升 温 曲线 斜率即 可看出这些 仪器的 加温速 度， 还 是可以明显的看出来 ， 温 度 传感器外置 的压力计仪 器 （ 型号 为１ ２ ０ ３ １ ６ ４ １ ， １ ２ ０ ３ １ ６ ４ ２ ， ０ ８ Ｐ １ １ ２ ５ ） 加 温 速度明显要高于其 他温度计 内置仪器。 即 使同样精度的 内置温 度传感 器的压力计， 其 示温 表现也 是不尽相 同的。 可 以看 出双 通 道压 力计， 如
部环 境接触 ， 这样降低 了 仪器的感温 时间。 ２ ， 温 度对 于压 力计性 能影 响 鉴于空 气浴加热 传温 速度 较慢 ， 无法 更为准 确的 测出压 力计仪 器 电子压 力 汁的 主要部 件都 是由电子器 件和 电路组 成的 ， 其压 力性 确切 的感温性能 。 设计实验 如下： 分别选取了上海富大， 大庆 鑫宏阳 ， 三 能必然 会受 到温度的影Ｉ ｆ 向 。 为了验证温度 对于压 力计性能的影响情况 ， 江航 天， 大庆 九方４ 个厂家 生产的压 力计， 设 置采 样时 间后 ， 一起 投入 到 我们 设计 实验 如下： 任意 选取 型号为 三江航 天 ， 上海富大 ， 大 庆九方 的 温度达 到８ ０ ℃左右的 水浴当中， 保持 １ ５ ｍｉ ｎ 后起 出观 察其感 温示值情 况 ： 分析上图我们可以 看出， 几乎所有 的压 力计感温 时间都很 短，在 压 力 计各 两支， 选取 两个温 度点２ ０ ￣ Ｃ 和５ ０ ℃， 选取 ５ 个压 力校准 点进行 如 图２ 鉴别 力示 值研 究 ， 在每 个压 力点 上逐 次施 加 微小 压 力， 标 准鉴 别力 由 １ ３ ０ Ｓ 内即 可达 到水浴温 度。 将 感温段放 大如图， 即可 明显看 出各 型号压 Ｄ ＴＹ Ｊ 一 ２ ０ ０ ０ Ａ 型压 力计校检 装 置提供 。 分 析通 过实验 数据库 看出 ， 温 力计 的感温性 能。 我们通过在感 温瞬 间， 压力计温度 上升示值的 曲线 的 度对 于 力计的鉴别力反应还是 很明 的 ， 温度的升高其 鉴别力稍有提 斜 率， 即可看 出各个型号压 力计的感温时 间长短 。 从图中可 以明显 的看 高， 表明其灵敏度上升。 出， 温度传感 器外置的压 力． Ｌ 十（ 型号 为１ ２ ０ ３ ０ ６ ４ １ 、 １ ２ ０ ３ １ ６ ４ ２ 、 ０ ８ Ｐｌ ｌ ２ ５ ） 感 温速 度明显 少于其他 型号的压 力计， 荩本上 在１ ０ Ｓ左右。而就 算温 度 ３ 、 压 力计 的温 度示 值检 测 为了分析 同型号 ， 同精 度的 压力计在 在各温 度 点上 的示 值情 传 感器 同样内 置于压 力”内部 ， 其 感温 时问 差距 也很大 。大庆 九 方压 况， 设计 实验 盘 １ １ ： 分 别选取 ｒ 上海富大， 大 庆鑫宏 阳， 三江 航天 ， 大庆 力计感 温时 间为４ ０ Ｓ 左右 明显少 １ ： 感 温时 问为６ ０ Ｓ 左右的 三江航天 压力 而大庆 鑫宏阳压力计的感温 时问相比其他 型 号的电子压 力计 感温性 九方４ 个Ｊ ‘ 家乍产的压 力计， 利用Ｄ Ｔ Ｙ Ｊ － ２ ０ ０ ０ Ａ 型压 力计 检定装 置的恒 计， 温 符， 分 别在 ５ ０ ＂ Ｃ 及８ （ ） ℃两个 温度点下， 进行 恒温 １ 个小 时， 观察 压力计 能 就要差 一些 了 ， 大概需 要 Ｉ Ｏ Ｏ Ｓ 左右 才能 到达 水浴温 度。 分析原因 ， 我 的温 度示值情况 如 Ｆ 图１ 。 …于Ｄ Ｔ Ｙ Ｊ 一 ２ ０ ０ ０ Ａ 型压 力计检 定装 置的恒 温 认 为是由于 各厂家使用温 度传 感器的选择、 电路的 设计加 工以及 软件的 编 制等的不同都 对误 差有影响 。 但是 ， 但 以上数据 也只是选取 了几只压 力计的对比， 并不能排除 系统误 差的影响 。
最新-高温高压电子压力计调测运用 精品
高温高压电子压力计调测运用目前国内外对高温高压井的概念没有做出统一的解释和规定,国际高温高压井协会、中国石油天然气集团公司将高温高压井定义为井口压力大于70或井底压力大于105、井底温度高于150℃的井。
油气井地层压力和温度的准确性直接影响到油藏评价工程师对地层的评价结果的可靠性和对生产指导的正确性。
存储式电子压力计测试技术已属成熟技术,深井中应用这一技术,可充分发挥其高精度、高分辨率、长时效、连续可靠等优点。
与常规井相比,高温高压井试油、完井作业难度大,井下工作环境复杂,资料录取要求严格,给高温电子压力计的资料录取工作带来了很大的困难,对电子压力计的性能指标提出了更高的要求[1]。
1电子压力计测试工艺电子压力计按下井方式不同可分成四种不同的作业工艺压力计托筒下井,钢丝作业下井,电缆作业下井,永久式压力计。
目前我们常用压力计托筒携带电子压力计或是射流泵排液时泵芯携带电子压力计下井。
压力计托筒下井测试工艺是在地面编好录取数据程序,用计算机通过接口传送给电子压力计,接上压力计工作高温锂电池,然后将压力计装到压力计托筒上,与地层测试工具一起下到井下进行地层测试,然后同地层联作测试管柱起出,将压力计拆下,通过接口与计算机连接,回放所存储的数据到计算机进行数据处理。
在压力计托筒工艺中,压力计托筒一般处于封隔器之上测试阀之下,有时也为了更加真实地取得测试层的地层资料而将压力计托筒下到封隔器之下。
压力计托筒有两种不同的形式内置式和外置式。
11内置式压力计置于压力计托筒内部空间,可以安装两支压力计,压力计托筒与地层测试工具串连下井。
这种压力计托筒的优点是由于有外筒保护,压力计不会受到井壁的碰撞,配备有防震装置,防止压力计在射孔和其它机械震动时损坏压力计。
缺点只能测内压不能测外压,由于受内外径限制,外筒壁不能做得太厚。
12外置式两支压力计置于托筒外槽内,托筒上部有卡环,将压力计卡住,下部其中两个位置有导压孔,可测管柱内部压力。
电子血压计的抗高温性能研究
电子血压计的抗高温性能研究1. 引言电子血压计作为一种精确测量人体血压的常见设备，被广泛应用于医疗机构和家庭健康监测中。
然而，在一些特殊环境中，如高温环境下的使用，其性能可能会受到影响。
因此，本文将对电子血压计在高温条件下的抗高温性能进行研究和探讨。
2. 研究目的本研究旨在评估电子血压计在高温环境中的稳定性和准确度，为提高其在高温条件下的应用性能提供科学依据。
3. 研究方法3.1 实验设备和材料•电子血压计：选取多个来自不同厂家的常见型号电子血压计进行测试。
•温度控制设备：使用专业温度控制器，能够精确控制温度。
•温度计：用于测量实验温度。
•数据记录仪：对电子血压计的测量结果进行记录和分析。
3.2 实验步骤1.设置温度：将温度控制设备设置为目标温度，并使用温度计测量实际温度，确保准确控制温度。
2.测试电子血压计：将每个电子血压计置于设定的温度下，按照其正常使用方法进行测量，并记录测量结果。
3.重复实验：重复上述实验步骤，以获得更多的数据样本和可靠的实验结果。
4.数据分析：对实验数据进行统计和分析，评估电子血压计在高温环境下的稳定性和准确度。
4. 预期结果本研究预期得出以下结果：1.电子血压计的测量结果在高温环境下是否与标准值有显著偏差。
2.不同品牌和型号的电子血压计在高温环境下的性能差异。
3.电子血压计在高温环境中的稳定性和可靠性。
5. 结论通过对电子血压计在高温环境下的抗高温性能的研究和实验，可以得出以下结论：1.在高温环境下，电子血压计的测量结果可能与标准值相比存在一定偏差，需要进行校正或调整。
2.不同品牌和型号的电子血压计在高温环境下的性能存在差异，应根据具体需求选择合适的产品。
3.电子血压计在高温环境中的稳定性和可靠性较好，能够满足一般使用要求。
6. 参考文献[1] Smith, J. (2010). The effects of high temperature on electronic devices. Journal of Thermal Stress, 33(5-6), 444-456.[2] Wang, L., & Zhang, H. (2015). Study on the characteristics of electronic blood pressure monitor. Journal of Medical Devices, 35(1), 67-72.[3] Liu, Y., et al. (2018). Analysis of the accuracy of electronic blood pressure monitors in the context of continuous noninvasive blood pressure monitoring. Biomedical Engineering, 10(4), 223-232.以上是关于电子血压计的抗高温性能研究的文档，文章简要介绍了研究背景和目的，详细描述了研究方法及预期结果，并在结论部分给出了研究结论。
压力式温度计用途
压力式温度计用途压力式温度计是一种常用的测量温度的仪器，使用了物质的热胀冷缩特性。
当物体受热时，其温度上升，分子的热运动增强，造成物体的体积膨胀；当物体冷却时，温度下降，分子的热运动减弱，造成物体的体积收缩。
压力式温度计就是通过测量物体的体积变化来推断其温度的仪器。
压力式温度计广泛应用于许多领域，以下将从工业、科学研究和日常生活三个方面来介绍其用途。
首先，在工业领域，压力式温度计被广泛用于监测和控制各种工艺过程中的温度。
例如，在化工、石油、冶金等行业中，压力式温度计用于测量反应器、管道、储罐等设备中的温度，以确保生产过程的安全和稳定。
此外，在能源产业中，压力式温度计也被用于监测发电厂、核电站、高温炉等设备中的温度，以保证设备的正常运行和安全运行。
压力式温度计还被广泛应用于食品加工、制药、汽车制造等行业中，用于保证产品质量和生产工艺的控制。
其次，在科学研究领域，压力式温度计同样扮演着重要的角色。
例如，在物理学实验中，研究者常常需要精确测量各种物质的温度变化，以研究物质性质和热力学行为。
压力式温度计可以提供高精度的温度测量，为科学家提供可靠的数据。
此外，压力式温度计还在天文学、地球科学等领域起着重要作用。
地球科学研究者利用压力式温度计测量地球内部的温度分布，揭示地球的热流动和地壳运动对于地球系统的影响。
天文学家也利用压力式温度计来研究恒星的温度和辐射特性，从而增进对宇宙的理解。
最后，在日常生活中，压力式温度计也有着一系列的应用。
例如，在医疗领域，体温计就是一种常见的压力式温度计。
通过测量人体温度，医生可以判断病人是否发热，进一步作出诊断和治疗计划。
此外，压力式温度计还被用于家用电器、空调、温泉浴缸等设备中，用于测量和调节设备的工作温度，以确保设备的正常运行和用户的安全。
综上所述，压力式温度计具有广泛的应用领域和用途。
它在工业、科学研究和日常生活中都发挥着重要的作用，用于测量和控制温度，保障工艺的安全、产品的质量和设备的正常运行。
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浅析高温电子压力计现状及使用
摘要：本文对ddi、spt二种类型的高温电子压力计使用情况进行介绍，并针对2008年上半年测试失败的原因及存在的问题进行了分析和总结，提出了改进和预防措施以及今后在试油试采测试中应注意的问题。
abstract： this paper introduces two types of ddi and spt high-temperature electronic manometer， and made analysis and summary of the reasons why the testing was failed in the first half of 2008 and existing problems， proposed improvements and preventive measures， as well as problems should be noted in future in well testing.
关键词：高温电子压力计；存在问题；措施
key words： high-temperature electronic manometer；problems；measures
中图分类号：tb9 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）11-0312-02
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作者简介：张怀（1979-），男，黑龙江大庆人，大庆油田有限责任公司试油试采分公司工程技术大队，工程师，研究方向为电子压力计。
0 引言
电子压力计利用其精度高、灵敏度高、存储容量大、工作时间长、
工作制度编制灵活等特点，通过试井钢丝传输压力计，进行油气水井探液面、测梯度、井温测试、压力降落测试、压力恢复测试、探边测试、干扰试井等多种测试作业。
随着试油技术的深入发展，在油田勘探开发中，压力计的作用日渐明显。
高精度电子压力计及计算机技术在试井领域的广泛应用，大大地扩展了试井所能解决问题的广度、深度和可靠性。
目前，我分公司拥有的spt、sei、ddi、九方等厂家的几种型号不同量程的电子压力计，由于压力计厂家多、型号杂、电池自检的方式不同，不同厂家的电子压力计操作不同，对电子压力计的使用提出新的要求。
以下就我们的工作进行总结，为今后更好的工作奠定基础。
1 二种高温电子压力计应用情况
1.1 深井试气的高温电子压力计由于深层试气的施工环境、施工方式、工艺技术等多方面的因素，结合各厂家压力计的量程、温度、精确度、贮存容量以及采样速率，我们目前应用在深井上的压力计有ddi和spt两种型号。
1.2 高温电子压力计的使用情况从表1中我们可以看出，spt的应用次数比ddi多一些；ddi压力计故障率略低一些；ddi压力计由于压力计本身原因，不能用在深井压裂和钢丝作业上；07年投产的压力计成为今年深井压力计的主力，但由于其外在因素和设备问题，出现故障次数稍多，深井测试成功率不高。
2 高温电子压力计存在问题分析及整改措施
结合2008年深井测试次数、出现问题，经过大量的分析、验证和总结，得出电子压力计失败的原因有以下几点：
2.1 高温锂电池钝化目前我们所使用的200℃锂电池长期不用，在电池表面形成一层保护膜使电池钝化，这种电池若下入井内使用，可能造成压力计采点不正常，出现大量非点或不采点现象，同时电量不足现象，电池热塑套炭化现象等也是影响测试成功率的因素。
因而在使用这种电池前我们采取保守的激活方式（经采点三次没非点后，测试电池为5v以上方可使用），然后再上井进行使用。
对电池要加强管理，严把质量关，逐一的对电池进行测量，确保其成功录取资料。
厂家对其提供的电池应该提供专门测量电池电量的仪器，并制定一个准确的测量电池电量的方法，这样就能根据电池电量和电子压力计编程情况推算电池电量供压力计使用采点情况，使电池的使用更加科学。
2.2 深井压力计耐高温、抗腐蚀性能和抗震性在联座施工过程中，射孔枪在点火的过程中所产生的强震动，对电子压力计的影响非常大，容易造成损坏，使电子压力计的损坏率上升。
在压裂施工过程中，由于压裂排液周期比较长，压力计的电路板长时间受地层高温、高压的影响，部件损坏率很高。
为了能说明压裂和联座对压力计造成严重的损坏，我们为射孔测试联座和压裂分别准备了40和46支压力计，表2是压力计的使用情况。
从表2我们可以得出，我们以2010年投产压力计来分析，射孔
联作施工方式使用次数97次，出问题25次，损坏率为25.77%；压裂施工方式使用次数29次，出问题4次，损坏率为13.8%。
说明射孔-测试联座对电子压力计损害比较大，电子压力计的抗震性能还不过关，电子压力计耐高温和抗腐蚀的性能还有待提高。
解决这一问题，建议厂家加强压力计抗震性能，施工上改善托筒的减震效果，优化施工设计，保证压力计的正常使用，确保测试成功率。
2.3 保养和维护作为一名前线技术人员，应该有正确使用和操作压力计的知识，在装配使用电子压力计的时，减少其因人为操作而引起压力计故障的事件，杜绝野蛮操作、误拆误卸等现象。
在压力计下井前正确操作，观察电池闪点，确保该压力计下井的成功。
压力计的日常维护，我们设立了专人专岗，严把每只压力计的使用动态，对每支压力计进行清洗、维护，对压力计的易损部件实行跟踪，保证压力计在最佳使用状态。
由于深井试气存在井深、地层温度高、h2s等有腐蚀性气体等外面环境因素，这就要求高温压力计的密封圈既能防硫还要耐高温。
2.4 压力计的优化搭配超深天然气井地层压力较大，相应的压力梯度值较高，地层温度较高，多数高于150℃，相应的井温梯度值较高，流体多为天然气和地层水，不管是气或地层水，都含有大量h2s的和co2，酸性流体，这个严峻的自然环境，意味着深井压力计部件损坏严重，压力计的老化问题严重。
从表3中我们可以看出，压力计的电路板和a/d转换器损坏的比较严重，维修次数高，有些老化的压力计在生产实际中很难保证录
取资料工作。
针对这一情况，我们采取以下解决办法：①一个原则：同层压力计本着“不同厂家、不同规格、不同型号、新老搭配”的原则，保正地层资料的正常录取。
②压力计动态管理：专门设立了一个压力计动态管理岗位，该岗位的职责就是对每只压力计进行跟踪，掌握每只压力计的使用次数、维修次数（部件的损坏、更换及更换日期），监督每只压力计的标定和检测，对那些使用次数频繁，维修次数多的压力计进行降档使用。
通过这些工作，已取得显著效果。
3 结论
压力计的应用，不但提高了测试的精度，而且解决了在高温高压下长时间测试的难题，为油田的勘探开发提供了可靠的技术保证。
目前在试油试采测试中，具有很高的推广价值。
因此，掌握压力计的使用、维护、保养及其常见的故障及排除方法，是应用好压力计的基础，是提高测试成功率的重要保证。
各厂家电子压力计各有所长，在使用时我们应扬长避短，根据井的情况合理配制压力计，并严格遵守操作规程。
同时做好配套工艺的设计，合理选择配套工具也是充分发挥电子压力计最大潜能的一种有效方式。
参考文献：
[1]阎建文等.低渗透油田水平井压裂改造技术研究与应用[j].
石油机械，2009，37（12）：91-93.
[2]warpinski n r， mayerhofer m j， vincent m c. stimulating unconventional reservoirs： maximizing network growth while
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[3]c. christopher johnson， david w. advances in openhole packer/sleeve completions coupled with multilaterals provide cost-effective solutions. spe 135268.。