CN104062046B - 一种压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力传感器，包括压力感应传输单元，相互独立的螺纹式机械接口和外壳，所述的螺纹式机械接口和所述外壳配合固定在一起，所述螺纹式机械接口与所述压力感应传输单元连接，所述螺纹式机械接口由依次连接的螺栓、第二圆柱和第一圆柱构成，所述第二圆柱的直径小于所述第一圆柱的直径，所述螺栓、所述第二圆柱和所述第一圆柱为一体结构，所述螺栓沿中心轴线方向设有盲孔，所述第一圆柱体与所述压力感应传输单元连接。这种结构的压力传感器螺纹式机械接口由依次连接的螺栓、第二圆柱体和第一圆柱体一体构成，不仅结构简单，而且能够大大降低压力传感器的生产成本。

Description

一种压力传感器

技术领域

本发明涉及一种工业传感部件，特别是涉及一种压力传感器。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

当然，压力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

从目前压力传感器的使用情况来看，通常使用的压力传感器价格比较高昂，其原因包括压力传感器对压力承受元件和感应体的质量要求比较高。为保证使用安全以及压力传感灵敏度，工业上使用的压力传感器对压力承受元件必须保持较高的质量要求是成本核算不得不考虑的重要问题。

在保持压力传感器对使用安全以及压力传感灵敏度等技术和安全指标基本不变的情况下，如何从压力传感器的结构设计出发，通过技术改良来降低生产成本就成为业界所急需解决的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够降低生产成本、结构简单的压力传感器。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种压力传感器，包括压力感应传输单元，还包括相互独立的螺纹式机械接口和外壳，所述的螺纹式机械接口和所述外壳配合固定在一起，所述螺纹式机械接口与所述压力感应传输单元连接，关键是：所述螺纹式机械接口由依次连接的螺栓、第二圆柱和第一圆柱构成，所述第二圆柱的直径小于所述第一圆柱的直径，所述螺栓、所述第二圆柱和所述第一圆柱为一体结构，所述螺栓沿中心轴线方向设有盲孔，所述第一圆柱体与所述压力感应传输单元连接。

其中，作为本发明的优选技术方案，所述外壳包括六角头中空结构体和套筒，所述六角头中空结构体和所述套筒相互固定在一起或者为一体结构。所述螺栓与所述六角头中空结构体焊接在一起。

具体而言，所述六角头中空结构体的内侧设有凸出结构体，所述螺栓的顶端设有顶端圆柱体，所述凸出结构体内缘合围的最大内圆直径大于等于所述第一圆柱的直径，但小于所述顶端圆柱体的最小外圆直径，所述凸出结构体为凸环或者对称设置的凸台。

实施方案1：所述顶端圆柱体由相互为一体结构的第三圆柱体和第四圆柱体构成，所述第三圆柱体的直径小于所述第四圆柱体的直径，所述第三圆柱体的外侧面同所述六角头中空结构体的内侧面相配合，所述第四圆柱体的上端面则同所述六角头中空结构体的下端面焊接固定。

实施方案2：所述顶端圆柱体的外侧面同所述六角头中空结构体的内侧面焊接固定。

作为本发明进一步的说明，所述的压力感应传输单元包括感应体，所述感应体设在所述螺纹式机械接口上，基板粘贴在所述螺纹式机械接口上，同所述感应体连接的绑定线路板粘贴在所述基板上，中间线路板通过排针固定在所述绑定线路板上，输出线路板与屏蔽铜片的组合件通过第一柔性线路板与所述中间线路板连接，第二柔性线路板的一端与所述输出线路板焊接固定，所述第二柔性线路板的另一端则与连接器端子或者输出线芯焊接固定；所述螺纹式机械接口与所述外壳焊接固定。

其中，电缆出口或者所述连接器端子的一端通过密封圈压合在所述外壳的内台阶上，所述电缆出口或者所述连接器端子的另一端则通过所述外壳卷边方式进行固定。

通过实施本发明，可取的以下的有益技术效果：

本发明通过研究压力传感器的压力分布，将压力传感器上分为螺纹式机械接口和外壳，从而在客观上能够实现对螺纹式机械接口和外壳的分别加工与制作。对负有压力承受和压力敏感要求的螺纹式机械接口可以选用优质材料制作，在加工技术指标上可以单独提出更高的要求。而对外壳则可以选用普通材料，在加工技术指标上也可以适当的降低要求。螺纹式机械接口由依次连接的螺栓、第二圆柱体和第一圆柱体一体构成，所述螺纹式机械接口包括螺栓结构，有利于本发明所述的压力传感器能够很方便的安设在相关的被测设备上。由于所述第一圆柱与所述压力感应传输单元连接，从而有利于将被测介质的压力传导导致的所述第一圆柱上表面的受压变形转换为所述感应体的变形与电阻变化（或者电压、电流等的变化），从而实现压力感应与传输。所述第二圆柱的直径小于所述第一圆柱的直径有利于节约材料和压力的有效传导。所述螺栓沿中心轴线方向设有盲孔，有利于充分利用被测介质的流质性，使得被测介质能够作用于所述第二圆柱和所述第一圆柱，并在被测介质压力作用下使得所述第一圆柱的上表面产生变形。这种螺纹式机械接口和外壳分别加工制作，螺纹式机械接口由依次连接的螺栓、第二圆柱体和第一圆柱体一体构成，第一圆柱体与所述压力感应传输单元连接，第二圆柱体的直径小于第一圆柱体的直径，螺栓沿中心轴线方向设有盲孔的技术方案，不仅结构简单，而且显然能够大大降低压力传感器的生产成本。

所述六角头中空结构体的外侧面为六角头结构，而其内部则为中空结构，所述六角头中空结构体以及所述套筒均用于容置所述压力感应传输单元等须隐藏部件，而所述六角头中空结构体还用于容置所述螺纹式机械接口的部分结构。由于所述六角头中空结构体的外侧面为六角头结构，从而在所述六角头中空结构体与所述螺纹式机械接口焊接固定后，可以很方便的用板钳等工具将本发明所述的压力传感器固定到压力待测设备上。

所述六角头中空结构体的内侧设有凸出结构体，所述螺栓的顶端设有顶端圆柱体，所述凸出结构体内缘合围的最大内圆直径大于等于所述第一圆柱的直径，但小于所述顶端圆柱体的最小外圆直径，所述凸出结构体为凸环或者对称设置的凸台。很显然，通过实施该结构方案，所述的凸出结构体能够有效的抵住所述螺纹式机械接口，从而在所述螺纹式机械接口与所述外壳的焊接作业过程中定位更加方便、可靠；此外还可以防止焊接时液体焊锡等杂物流入所述六角头中空结构体中，从而避免对第二圆柱和/或所述第一圆柱产生不良影响。

关于所述顶端圆柱体与所述六角头中空结构体的焊接，可以采用两种方式：第一种是，所述顶端圆柱体之第四圆柱体的上端面则同所述六角头中空结构体的下端面焊接固定；第二种是，所述顶端圆柱体的外侧面同所述六角头中空结构体的内侧面焊接固定。

从结构描述来看，这两种焊接方式均可以实现所述螺纹式机械接口和外壳固定。其区别在于焊接作业方式不同，对所述螺栓的加工要求不同。

本发明所述的压力感应传输单元具体可包括如下相互连接的部件：感应体、同所述感应体连接的绑定线路板、通过排针固定在所述绑定线路板上的中间线路板、通过第一柔性线路板与所述中间线路板连接的输出线路板与屏蔽铜片的组合件、通过所述第二柔性线路板与所述输出线路板连接的连接器端子或者输出线芯。

其中，基板粘贴在所述螺纹式机械接口上，所述绑定线路板粘贴在所述基板上，电缆出口或者所述连接器端子的一端通过密封圈压合在所述外壳的内台阶上，所述电缆出口或者所述连接器端子的另一端则通过所述外壳卷边方式进行固定。

很显然，通过所述压力感应传输单元的上述具体方案，可以把感应体因受压变形而产生的电压变化迅速传输反馈到相关的压力检测输出设备上，实现压力的感应与输出。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细的说明，其中：

图1是本发明安装Packard连接器的实施结构图；

图2是本发明安装DIN43650连接器的实施结构图；

图3是本发明安装线芯的实施结构图；

图4是本发明安装BOSCH连接器的实施结构图；

图5是本发明螺纹式机械接口和外壳配合结构半剖示意图一；

图6是本发明螺纹式机械接口和外壳配合结构半剖示意图二。

具体实施方式

如图1至4中任何一图所示，一种压力传感器，包括压力感应传输单元、相互独立的螺纹式机械接口101和外壳110，所述外壳110包括六角头中空结构体1101和套筒1102，所述六角头中空结构体1101和所述套筒1102相互固定在一起或者为一体结构。

本发明所述的压力感应传输单元可具体包括如下相互连接的部件：感应体102、同所述感应体102连接的绑定线路板104、通过排针105固定在所述绑定线路板104上的中间线路板106、通过第一柔性线路板107与所述中间线路板106连接的输出线路板108与屏蔽铜片109的组合件、通过所述第二柔性线路板111与所述输出线路板108连接的连接器端子或者输出线芯。

其中，所述的感应体102可以为电阻应变片、感应芯片或者为晶体等，其他业界公认的能够将机械变形转换为电阻变化或者电压、电流信号变化或者其他可识别电信号变化等的元件也可以在本发明中适用。

此外，在此需要说明的是，本发明所述的压力感应传输单元并不仅仅局限于如上所述的电子连接部件与连接结构，任何业界公认的、能够将机械变形转换为电阻变化或者电压、电流信号变化或者其他可识别信号变化并将该变化传输到输出设备上的电子线路、电子装置或者电路板、电子元件等均可适用于本发明。换言之，任何改变（变形或者替换）压力感应传输单元但利用本发明他技术特征而形成的技术方案，均属本发明的保护之列。

如图1所示，所述的连接器端子为Packard连接器113；如图2所示，所述的连接器端子为DIN43650连接器213；如图3所示，所述输出线路板108通过柔性线路板111与输出线芯315连接，采用热缩管314将电缆出口313与所述输出线芯315紧固；如图4所示，所述的连接器端子为BOSCH连接器413。

其中，如图1至4中任一图所示，基板103粘贴在所述螺纹式机械接口101上，所述绑定线路板104粘贴在所述基板103上，电缆出口313或者所述连接器端子的一端通过两个密封圈112压合在所述外壳110的内台阶（图中未示出）上，所述电缆出口313或者所述连接器端子的另一端则通过所述外壳110卷边方式进行固定。此处的卷边指的是用夹具将外壳110卷边并固定所述电缆出口313或者所述连接器113、213或者413。

如图5或者6所示，所述螺纹式机械接口101由依次连接的螺栓1011、第二圆柱体1013和第一圆柱体1012构成，所述第二圆柱体1013的直径小于所述第一圆柱体1012的直径，所述螺栓1011、所述第二圆柱体1013和所述第一圆柱体1012为一体结构，所述螺栓1011沿中心轴线方向设有盲孔1015，所述第一圆柱体1012与所述压力感应传输单元连接。

所述六角头中空结构体1101的内侧设有凸出结构体1103，所述螺栓1011的顶端设有顶端圆柱体1014，所述凸出结构体1103内缘合围的最大内圆直径大于等于所述第一圆柱体1012的直径，但小于所述顶端圆柱体1014的最小外圆直径，所述凸出结构体1103为凸环或者对称设置的凸台。

如图5所示，所述顶端圆柱体1014的外侧面同所述六角头中空结构体1101的内侧面焊接固定，并形成焊接结构1016。

如图6所示，所述顶端圆柱体1014由相互为一体结构的第三圆柱体10141和第四圆柱体10142构成，所述第三圆柱体10141的直径小于所述第四圆柱体10142的直径，所述第三圆柱体10141的外侧面同所述六角头中空结构体1101的内侧面相配合，所述第四圆柱体10142的上端面则同所述六角头中空结构体1101的下端面焊接固定，并形成焊接结构1017。

必须指出，上述实施例只是对本发明做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压力传感器，包括压力感应传输单元，还包括相互独立的螺纹式机械接口（101）和外壳（110），所述的螺纹式机械接口（101）和所述外壳（110）配合固定在一起，所述螺纹式机械接口（101）与所述压力感应传输单元连接，其特征是：所述螺纹式机械接口（101）由依次连接的螺栓（1011）、第二圆柱体（1013）和第一圆柱体（1012）构成，所述第二圆柱体（1013）的直径小于所述第一圆柱体（1012）的直径，所述螺栓（1011）、所述第二圆柱体（1013）和所述第一圆柱体（1012）为一体结构，所述螺栓（1011）沿中心轴线方向设有盲孔（1015），所述第一圆柱体（1012）与所述压力感应传输单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种压力传感器，其特征是：所述外壳（110）包括六角头中空结构体（1101）和套筒（1102），所述六角头中空结构体（1101）和所述套筒（1102）相互固定在一起或者为一体结构。

3.根据权利要求2所述的一种压力传感器，其特征是：所述螺栓（1011）与所述六角头中空结构体（1101）焊接在一起。

4.根据权利要求3所述的一种压力传感器，其特征是：所述六角头中空结构体（1101）的内侧设有凸出结构体（1103），所述螺栓（1011）的顶端设有顶端圆柱体（1014），所述凸出结构体（1103）内缘合围的最大内圆直径大于等于所述第一圆柱体（1012）的直径，但小于所述顶端圆柱体（1014）的最小外圆直径，所述凸出结构体（1103）为凸环或者对称设置的凸台。

5.根据权利要求4所述的一种压力传感器，其特征是：所述顶端圆柱体（1014）由相互为一体结构的第三圆柱体（10141）和第四圆柱体（10142）构成，所述第三圆柱体（10141）的直径小于所述第四圆柱体（10142）的直径，所述第三圆柱体（10141）的外侧面同所述六角头中空结构体（1101）的内侧面相配合，所述第四圆柱体（10142）的上端面则同所述六角头中空结构体（1101）的下端面焊接固定。

6.根据权利要求4所述的一种压力传感器，其特征是：所述顶端圆柱体（1014）的外侧面同所述六角头中空结构体（1101）的内侧面焊接固定。

7.根据权利要求1至6中任何一项权利要求所述的一种压力传感器，其特征是：所述的压力感应传输单元包括感应体（102），所述的感应体（102）设在所述螺纹式机械接口（101）上，基板（103）粘贴在所述螺纹式机械接口（101）上，同所述感应体（102）连接的绑定线路板（104）粘贴在所述基板（103）上，中间线路板（106）通过排针（105）固定在所述绑定线路板（104）上，输出线路板（108）与屏蔽铜片（109）的组合件通过第一柔性线路板（107）与所述中间线路板（106）连接，第二柔性线路板（111）的一端与所述输出线路板（108）焊接固定，所述第二柔性线路板（111）的另一端则与连接器端子或者输出线芯焊接固定；所述螺纹式机械接口（101）与所述外壳（110）焊接固定。

8.根据权利要求7所述的一种压力传感器，其特征是：电缆出口（313）或者所述连接器端子的一端通过密封圈（112）压合在所述外壳（110）的内台阶上，所述电缆出口（313）或者所述连接器端子的另一端则通过所述外壳（110）卷边方式进行固定。