CN105466483A - 一种高精度温度压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度压力传感器，包括带有引脚的端钮、TO组件和外壳，端钮与外壳密封连接并在密封面的两侧设有相互连通的容腔，外壳远离端钮的一端设有与容腔连通的通孔，TO组件设在容腔内，TO组件包括将外壳上的空腔开口密封的TO板、与端钮上的引脚连接的PCB板和热敏电阻，PCB板设在TO板的顶面上，TO板上设有热敏电阻连线杆和测压通孔，热敏电阻连线杆的一端向下延伸至通孔内并与热敏电阻连接、另一端穿过PCB板并与PCB板连接，PCB板上连接有包含压力芯片的敏感器件，所述压力芯片正对测压通孔并通过底部将其密封。本发明测量精度高，结构简单，容易加工，成本低，体积小。

Description

一种高精度温度压力传感器

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种高精度温度压力传感器。

背景技术

温度压力传感器是一种一体化传感器，可同时测量同一点的介质压力与温度。温度压力传感器适用于在测量的压力的同时要测量介质温度的场合，例如—随着汽车自动化及工业自动化技术的发展，燃气轨道系统在汽车的应用越来越普遍，而燃气通过系统中阀喷射出压力和温度反馈至控制器来控制阀的开启度，在系统中需要安装温度压力传感器来采集相应的数据。此外，石油、化工、制冷等其它的工业领域均需温度压力传感器。

在现有技术中，专利CN102435378A和CN202267563U提供了一类用于测量目标流体压力的温度压力传感器，这类传感器存在的问题是：.所测介质的热传导至温度压力传感器的过程中需要经过多种介质的传导—先传导至金属膜片，使金属膜片的温度产生变化，再由金属膜片传导至硅油，使硅油的温度发生变化，最后使硅油传导至温度传感器，由于热传导过程较长、传导介质较多，所以热损耗越大，测出的介质温度与实际温度有温度差，测量结果不精确。

专利CN201000367Y需要在狭小的空间内同时设置紧邻的压力敏感芯子、压力应变片和温度传感器，此类传感器虽然精度高，但是加工难度大，工艺精度要求高，导致生产成本高，生产效率低下。专利CN201795879U的精度较高，但是必须进行灌封工艺才能保证其密封性能，但灌封工艺本身工艺复杂，耗时长，因此生产效率低，产品的密封性不能得到完全保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度温度压力传感器，该传感器所测温度和压力的精度高，结构简单，容易加工，成本低，体积小。

本发明所采用的技术方案是：

一种高精度温度压力传感器，包括带有引脚的端钮、TO组件和外壳，端钮与外壳密封连接并在密封面的两侧设有相互连通的容腔，外壳远离端钮的一端设有与容腔连通的通孔，TO组件设在容腔内，TO组件包括将外壳上的空腔开口密封的TO板、与端钮上的引脚连接的PCB板和热敏电阻，PCB板设在TO板的顶面上，TO板上设有热敏电阻连线杆和测压通孔，热敏电阻连线杆的一端向下延伸至通孔内并与热敏电阻连接、另一端穿过PCB板并与PCB板连接，PCB板上连接有包含压力芯片的敏感器件，所述压力芯片正对测压通孔并通过底部将其密封。

作为本发明的进一步改进，所述热敏电阻外套有热敏电阻保护套，热敏电阻保护套设在外壳的通孔内并固定，热敏电阻保护套上设有两个以上的连通孔，连通孔正对热敏电阻的端部并呈圆形阵列排列。

作为本发明的进一步改进，所述热敏电阻保护套顶端设有凸缘，所述凸缘底面与外壳的内端面粘接，热敏电阻保护套的外圆与外壳的通孔通过螺纹连接，螺纹内设有密封胶。

作为本发明的进一步改进，所述热敏电阻连线杆与热敏电阻的连接处套有保护套管。

作为本发明的进一步改进，所述TO板顶面设有卡槽，测压通孔开设在卡槽上，压力芯片底部与卡槽粘接，压力芯片穿过PCB板并与PCB板连接。

作为本发明的进一步改进，所述压力芯片和热敏电阻连线杆与PCB板通过金丝键合，所述热敏电阻连线杆的金丝键合面区域为0.8~1.5mm的直径圆。

作为本发明的进一步改进，所述TO板与外壳的密封面上设有V型凸台，所述外壳与TO板的密封面上设有与之配合的V型凹槽，TO板与外壳通过焊接、粘接密封固定。

作为本发明的进一步改进，所述TO板的材料是金属，外壳的材料是金属或塑料。

作为本发明的进一步改进，所述端钮的远离壳体的一端设有引脚槽，引脚设在引脚槽内。

作为本发明的进一步改进，所述TO板上设有方向识别点，外壳和PCB板上设有方向识别孔。

本发明的有益效果是：

1.被测介质（液体或气体）通过通孔进入容腔与热敏电阻接触，热敏电阻通过热敏电阻连线杆与PCB板及敏感器件直接连接，无需经过其他介质传导热，热损失少，测量精确；被测介质（液体或气体）在容腔内通过测压通孔只能与压力芯片底部硅片接触，介质隔离，耐腐蚀，无需经过其他介质传导压力，压力损失少，测量精确；外壳和端钮两端的容腔相互连通，TO组件设在容腔内，热敏电阻设在与容腔连通的通孔中，结构简单，体积小，容易加工。

2.热敏电阻保护套既可以分隔热敏电阻和外壳起到绝缘保护作用，还可以引导被测介质有序的进入通孔内，有利于热敏电阻与被测介质更好的接触，试验证明当连通孔时2个或4个时，热敏电阻的测量效果最好。

3.通过螺纹连接以及粘接的双重固定形式，保证了热敏电阻保护套的牢固可靠，螺纹内设密封胶，防止热敏电阻保护套松动。

4.压力芯片底部粘接在TO板顶面的卡槽上并穿过PCB板并与PCB板连接，压力芯片既起到了密封的作用，还可以通过测压通孔直接与被测介质接触。

5.设置V型凸台有助于提供TO板与外壳的焊接、粘接密封效果。

6.端钮与外壳通过铆接固定有利于平垫圈的受力均匀，可以有效防止端钮与外壳的松动。

7.引脚设在引脚槽内而不是设在端钮的端面上，节约了整体的体积。

8.装配时，TO板通过方向识别点分别与外壳和PCB板上设有方向识别孔配合，方便装配与安装，节约了时间。

附图说明

图1是本发明实施例的正视图。

图2是本发明实施例的俯视图。

图3是本发明实施例的剖视图。

图4是本发明实施例的爆炸图。

图5是本发明实施例中外壳与TO组件的等轴侧图。

图6是本发明实施例中外壳与TO组件的俯视图。

图7是本发明实施例中外壳与TO组件的剖视图。

图8是本发明实施例中TO组件的剖视图。

图9是本发明实施例中TO组件的爆炸图。

图10是本发明实施例中TO板的剖视图。

图11是本发明实施例中TO板的等轴侧图。

图12是本发明实施例中TO板的俯视图。

图13是本发明实施例中外壳的等轴侧图。

图14是本发明实施例中热敏电阻保护套的主视图。

图中：1-端钮；2-平垫圈；3-TO组件；4-热敏电阻保护套；5-外壳；1A-引脚；3A-接地管；3B-热敏电阻连线杆；3C-调理芯片；3D-压力芯片；3E-电容或电阻；3F-金丝保护胶；3G-塑料筐；3H-PCB板；3I-TO板；3J--热缩套管；3K-热敏电阻；3L-V型凸台；3M-方向识别点；3N-测压通孔；3P-卡槽；4A-连通孔；5A-方向识别孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的改进。

如图1至图4所示，一种高精度温度压力传感器，包括带有引脚1A的端钮1、TO组件3和外壳5，端钮1与外壳5密封连接并在密封面的两侧设有相互连通的容腔，外壳5远离端钮1的一端设有与容腔连通的通孔，TO组件3设在容腔内，TO组件3包括将外壳5上的空腔开口密封的TO板3I、与端钮1上的引脚1A焊接的PCB板3H（在本实施例中，所述PCB板3H均为柔性电路板）和热敏电阻3K，PCB板3H设在TO板3I的顶面上，TO板3I上设有热敏电阻连线杆3B（TO板3I上设有两根热敏电阻连线杆3B）和测压通孔3N，热敏电阻连线杆3B的一端向下延伸至通孔内并与热敏电阻3K连接（两根热敏电阻连线杆3B分别与热敏电阻3K的两个引脚1A焊接）、热敏电阻连线杆3B的另一端穿过PCB板3H并与PCB板3H连接，TO板3I上还设有起接地作用的接地管3A，接地管3A穿过PCB板3H并与PCB板3H连接，PCB板3H上连接有包含压力芯片3D的敏感器件，敏感器件还包括调理芯片3C、电容、电阻等，所述压力芯片3D正对测压通孔3N并通过底部将其密封。

被测介质（液体或气体）通过通孔进入容腔与热敏电阻3K接触，热敏电阻3K通过热敏电阻连线杆3B与PCB板3H及敏感器件直接连接，无需经过其他介质传导热，热损失少，测量精确；被测介质（液体或气体）在容腔内通过测压通孔3N直接与压力芯片3D底部接触，无需经过其他介质传导压力，压力损失少，测量精确；外壳5和端钮1两端的容腔相互连通，TO组件3设在容腔内，热敏电阻3K设在与容腔连通的通孔中，结构简单，体积小，容易加工。

如图3、图4和图7所示，在本实施例中，所述热敏电阻3K外套有热敏电阻保护套4，热敏电阻保护套4设在外壳5的通孔内并固定，热敏电阻保护套4上设有两个以上的连通孔4A（连通孔4A为竖直的腰孔），连通孔4A正对热敏电阻3K的端部并呈圆形阵列排列。热敏电阻保护套4即可以分隔热敏电阻3K和外壳5起到绝缘保护作用，还可以引导被测介质有序的进入通孔内，有利于热敏电阻3K与被测介质更好的接触，试验证明当连通孔4A时2个或4个时，热敏电阻3K的测量效果最好。

如图3、图4、图7和图14所示，在本实施例中，所述热敏电阻保护套4顶端设有凸缘，所述凸缘底面与外壳5的内端面粘接，热敏电阻保护套4的外圆与外壳5的通孔通过螺纹连接，螺纹内设有密封胶。通过螺纹连接以及粘接的双重固定形式，保证了热敏电阻保护套4的牢固可靠，螺纹内设密封胶，防止热敏电阻保护套4松动。

如图3、图4、图7、图8和图14所示，在本实施例中，所述热敏电阻连线杆3B与热敏电阻3K的连接处套有热缩套管3J。热缩套管3J使相邻的两根热敏电阻连线杆3B绝缘。

如图11和图12所示，在本实施例中，所述TO板3I顶面设有卡槽3P，测压通孔3N开设在卡槽3P上，压力芯片3D底部与卡槽3P粘接，压力芯片3D穿过PCB板3H并与PCB板3H连接。压力芯片3D底部粘接在TO板3I顶面的卡槽3P上并穿过PCB板3H并与PCB板3H连接，压力芯片3D既起到了密封的作用，还可以通过测压通孔3N直接与被测介质接触。

如图6所示，在本实施例中，所述压力芯片3D和热敏电阻连线杆3B（以及接地管3A）与PCB板3H通过金丝键合，所述热敏电阻连线杆3B（以及接地管3A）的金丝键合面区域为0.8~1.5mm的直径圆（热敏电阻连线杆3B和接地管3A的上表面应当平整，且面积越大越好）。如图5、图6和图8所示，在本实施例中，所述PCB板3H上设有塑料框，塑料筐3G将所有包含金丝的区域包围，塑料筐3G内灌封有金丝保护胶3F（硅凝胶）。金丝键合是PCB板3H上常用的连接方式，金丝保护胶3F保护金丝，防止其氧化脱落。

如图10所示，在本实施例中，所述TO板3I与外壳5的密封面上设有V型凸台3L，所述外壳5与TO板3I的密封面上设有与之配合的V型凹槽，TO板3I与外壳5通过封焊密封固定。设置V型凸台3L有助于TO板3I与外壳5的封焊密封。在本实施例中，所述TO板3I的材料是可伐，外壳5的材料是SS304或17-4PH不锈钢。可伐与SS304或17-4PH不锈钢的物理性能类似，更加容易封焊连接，保证产品其密封可靠性。

如图3和图4所示，在本实施例中，所述端钮1与外壳5的密封面之间设有平垫圈2，端钮1与外壳5通过铆接固定。端钮1与外壳5通过铆接固定有利于平垫圈2的受力均匀，可以有效防止端钮1与外壳5的松动，所述平垫圈2压缩比为25%（可保证此处的防水等级达到IP65）。

如图2和图3所示，在本实施例中，所述端钮1的远离壳体的一端设有引脚1A槽，引脚1A设在引脚1A槽内。引脚1A设在引脚1A槽内而不是设在端钮1的端面上，节约了整体的体积。

如图11、图12和图13所示，在本实施例中，所述TO板3I上设有方向识别点3M，外壳5和PCB板3H上设有方向识别孔5A。装配时，TO板3I通过方向识别点3M分别与外壳5和PCB板3H上设有方向识别孔5A配合，方便装配与安装，节约了时间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度温度压力传感器，其特征在于：包括带有引脚的端钮、TO组件和外壳，端钮与外壳密封连接并在密封面的两侧设有相互连通的容腔，外壳远离端钮的一端设有与容腔连通的通孔，TO组件设在容腔内，TO组件包括将外壳上的空腔开口密封的TO板、与端钮上的引脚连接的PCB板和热敏电阻，PCB板设在TO板的顶面上，TO板上设有热敏电阻连线杆和测压通孔，热敏电阻连线杆的一端向下延伸至通孔内并与热敏电阻连接、另一端穿过PCB板并与PCB板连接，PCB板上连接有包含压力芯片的敏感器件，所述压力芯片正对测压通孔并通过底部将其密封。

2.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述热敏电阻外套有热敏电阻保护套，热敏电阻保护套设在外壳的通孔内并固定，热敏电阻保护套上设有两个以上的连通孔，连通孔正对热敏电阻的端部并呈圆形阵列排列。

3.如权利要求2所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述热敏电阻保护套顶端设有凸缘，所述凸缘底面与外壳的内端面粘接，热敏电阻保护套的外圆与外壳的通孔通过螺纹连接，螺纹内设有密封胶。

4.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述热敏电阻连线杆与热敏电阻的连接处套有保护套管。

5.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述TO板顶面设有卡槽，测压通孔开设在卡槽上，压力芯片底部与卡槽粘接，压力芯片穿过PCB板并与PCB板连接。

6.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述压力芯片和热敏电阻连线杆与PCB板通过金丝键合，所述热敏电阻连线杆的金丝键合面区域为0.8~1.5mm的直径圆。

7.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述TO板与外壳的密封面上设有V型凸台，所述外壳与TO板的密封面上设有与之配合的V型凹槽，TO板与外壳通过焊接、粘接密封固定。

8.如权利要求7所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述TO板的材料是金属，外壳的材料是金属或塑料。

9.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述端钮的远离壳体的一端设有引脚槽，引脚设在引脚槽内。

10.如权利要求1所述的一种高精度温度压力传感器，其特征在于：所述TO板上设有方向识别点，外壳和PCB板上设有方向识别孔。