CN105136377A - 溅射薄膜锤击由壬压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溅射薄膜锤击由壬压力传感器，由外壳体、弹性体组件、上盖、插座、螺钉、密封圈组成。所述弹性体组件由弹性体、电路板支架、电路板、内引线、外引线组成。其特征是，所述弹性体是采用真空溅射镀膜的方法在受力变形面上依次溅射绝缘膜、应变膜、引线焊盘膜、保护膜，然后采用光刻工艺制备惠斯通电桥电路。由于采用溅射薄膜压力敏感技术制造，敏感材料与弹性体实现原子级结合，避免了传统的由壬压力传感器应变片粘贴胶的使用，传感器的长期稳定性好，温度漂移小，测量精度高。广泛适用于石油天然气钻探、压裂、固井、灌浆、井口测量、新井开发和提取等粘稠介质的压力测量。

Description

溅射薄膜锤击由壬压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，特别是为石油天然气钻探、压裂、固井、灌浆、井口测量、新井开发和提取等粘稠介质的压力测量而开发的新型溅射薄膜锤击由壬压力传感器。

背景技术

现有技术的一体式由壬压力传感器(结构如图1所示)是采用应变片粘贴技术制造的，具其测量范围大、结构坚固、耐腐蚀、抗振动等优点。广泛应用于石油天然气工业钻井设备上。

由于是采用应变片粘贴技术，粘贴胶容易受温度和时间老化，从而导致传感器的零点输出不稳定，温度漂移大，影响测量精度。另外，由于是一体式结构，传感器一旦损坏，将全部报废，成本消耗高。

采用溅射薄膜压力敏感技术制造的溅射薄膜锤击由壬压力传感器能解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用溅射薄膜压力敏感技术制造的溅射薄膜锤击由壬压力传感器，针对现有技术的不足，解决因胶粘而带来的零点不稳定和温度漂移大的问题，实现传感器的长期稳定和高温下对压力的精确测量。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种溅射薄膜锤击由壬压力传感器，由外壳体、弹性体组件、上盖、插座、螺钉、密封圈组成。所述弹性体组件由弹性体、电路板支架、电路板、内引线、外引线组成。其特征是，所述弹性体是采用真空溅射镀膜的方法在受力变形面上依次溅射绝缘膜、应变膜、引线焊盘膜、保护膜，然后采用光刻工艺制备惠斯通电桥电路。当所述弹性体受到外部压力作用时，所述惠斯通电桥电路产生与所受压力大小成比例的电信号输出，检测所述电信号就能检测所受压力值的大小。

所述应变膜的主要成份为镍铬合金，加入重量百分比为1.5％～3.5％的铝元素和重量百分比为5.5％～8.5％的硅元素，使电阻温度系数小于±0.002％/℃。

所述弹性体的开口部位设计成下部大上部小的形状，以适应高粘度介质的检测而不易堵塞。

所述外壳体和所述弹性体均设计有一个凸台，二者互相吻合并在其接合处进行激光圆周焊接即可实现牢固密封。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：由于敏感元件采用溅射薄膜压力敏感技术制造，敏感材料与弹性体实现原子级结合，避免了传统的压力传感器应变片粘贴胶的使用，传感器的长期稳定性好，温度漂移小，测量精度高。另外，弹性体与外壳体采用分离式设计，加工简单，使用成本降低。

本发明的溅射薄膜锤击由壬压力传感器的主要指标如下：

测量范围：1～220MPa综合精度：0.1～0.2级

介质温度范围：-50℃～200℃灵敏度：≥2mV/V

零点温度漂移：≤±0.005％FS/℃长期稳定性：≤±0.1％FS/年

本发明解决了原有由壬压力传感器零点输出不稳定、温度漂移大、测量精度低、成本高的问题。

附图说明

图1为原有的一体式由壬压力传感器的结构示意图；

图2为本发明的溅射薄膜锤击由壬压力传感器的结构示意图；

图3为本发明的溅射薄膜锤击由壬压力传感器的弹性体组件放大示意图。

图2至3中，1-外壳体；2-弹性体组件；

3-上盖；4-插座；

5-螺钉；6-密封圈；

7-接合处；21-弹性体；

22-受力应变面；23-电路板支架；

24-电路板；25-内引线；

26-外引线。

具体实施方式

如图2、3所示，本发明的溅射薄膜锤击由壬压力传感器，包括外壳体1、弹性体组件2、上盖3、插座4、螺钉5、密封圈6组成。所述外壳体1是采用优质不锈钢材料机械加工而成，其低部开有圆孔，孔内留有凸台。所述圆孔与所述弹性体组件2能互相吻合。所述外壳体1的底部圆角处加工成弧状，与由壬活接头能互相密合。

所述弹性体组件2由弹性体21、电路板支架23、电路板24、内引线25、外引线26组成。所述弹性体21是通过机械加工而成的“杯”状体，其底部开口，且开口部位设计成下部大上部小的形状，这样可以适应高粘度介质的检测而不易堵塞。所述弹性体21的外周下端加工有反向的凸台，与所述外壳体1的内壁凸台正好吻合，二者在接合处7进行激光圆周焊接即可实现牢固密封。

所述弹性体21的上表面经研磨抛光后，在其变形面22上采用真空溅射镀膜的方法依次溅射绝缘膜、应变膜、引线焊盘膜、保护膜，然后采用光刻工艺制备惠斯通电桥电路。所述电路板支架23焊接在所述的弹性体21的上方边缘处，所述电路板24安装在所述电路板支架23上，所述电路板24中间开有圆孔。采用金丝压焊的工艺将所述变形面22上的所述惠斯通电桥电路的焊盘通过所述内引线25焊接在所述电路板24的焊盘上。在所述电路板24上再焊接所述外引线26，将电信号引出。

所述应变膜的主要成份为镍铬合金，在冶炼靶材时加入重量百分比为1.5％～3.5％的铝元素和重量百分比为5.5％～8.5％的硅元素，这样制备出的敏感电阻温度系数小于±0.002％/℃，能在高温环境下工作而保持较好的温度稳定性。

所述上盖3是使用不锈钢材料加工而成，其中部安装有所述插座4。所述外壳体1的上端加工有圆周密封槽，所述圆周密封槽内安装有所述密封圈6。所述外引线26与所述插座4的下端子牢固焊接。把所述上盖3安装在所述外壳体1的上部，并压住所述密封圈6，通过所述螺钉5进行压紧密封。

当所述弹性体21受到外部压力作用时，所述惠斯通电桥电路产生与所受压力大小成比例的电信号，该电信号经所述内引线25、所述外引线26输送到所述插座4进而向外输出，从所述插座4检测所述电信号就能得到所受压力值的大小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，不应被视为对本发明范围的限制，而且本发明所主张的权利要求范围并不局限于此，凡熟悉此领域技艺的人士，依照本发明所披露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种溅射薄膜锤击由壬压力传感器，由外壳体(1)、弹性体组件(2)、上盖(3)、插座(4)、螺钉(5)、密封圈(6)组成；所述弹性体组件(2)由弹性体(21)、电路板支架(23)、电路板(24)、内引线(25)、外引线(26)组成，其特征在于，所述弹性体(21)是采用真空溅射镀膜的方法在受力变形面(22)上依次溅射绝缘膜、应变膜、引线焊盘膜、保护膜，然后采用光刻工艺制备惠斯通电桥电路，当所述弹性体(21)受到外部压力作用时，所述惠斯通电桥电路产生与所受压力大小成比例的电信号输出，检测所述电信号就能检测所受压力值的大小。

2.如权利要求1所述的溅射薄膜锤击由壬压力传感器，其特征在于，所述应变膜的主要成份为镍铬合金，加入重量百分比为1.5％～3.5％的铝元素和重量百分比为5.5％～8.5％的硅元素，使电阻温度系数小于±0.002％/℃。

3.如权利要求1所述的溅射薄膜锤击由壬压力传感器，其特征在于，所述弹性体(21)的开口部位设计成下部大上部小的形状，以适应高粘度介质的检测而不易堵塞。

4.如权利要求1所述的溅射薄膜锤击由壬压力传感器，其特征在于，所述外壳体(1)和所述弹性体(21)均设计有一个凸台，二者互相吻合并在其接合处(7)进行激光圆周焊接即可实现牢固密封。