CN106679854B - 一种绝压压力传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝压压力传感器，包括管座和壳体，管座的一端与壳体密封连接并形成内部空腔，管座上设置有通孔，通孔于内部空腔的一侧密封设置有敏感芯片，通孔的另一侧封堵并使通孔内形成真空，管座上设置有引线柱；壳体上设置有连通内部空腔的进气口，内部空腔内设置有密封组件，用于在外部气压大于预设压力时密封进气口。本发明的传感器具有能测量小量程压力并避免大量程压力时损坏等优点。本发明还公开了一种制备方法，步骤为：S01、在通孔一侧粘贴敏感芯片；S02、将管座与壳体紧固连接；整体置于真空环境下，将通孔的另一端封堵，将密封组件安装于内部空腔与壳体的进气口之间。本发明的制备方法具有易于实现等优点。

Description

一种绝压压力传感器及其制备方法

技术领域

本发明主要涉及压力测量技术领域，特指一种绝压压力传感器及其制备方法。

背景技术

现有绝压压力传感器量程一般在50kPa（绝压）以上，这种量程的绝压压力传感器虽然也可以测量10kPa（绝压）甚至3kPa（绝压）以下的压力，但是在测量时具有以下缺点：

（1）精度差；

（2）信号输出小，无法反映3kPa（绝压）以下的压力变化。

具体原因分析：此种绝压压力传感器的结构和生产过程就决定了该压力传感器的量程范围。一般情况下，绝压压力传感器的敏感膜片参考压力端为绝压压力，该绝压压力是在真空静电键合工艺下实现的。当真空静电键合完毕，传感器被取出并置于大气环境下，此时，传感器就承受了一个大气压力，敏感膜片产生一个大气压力的形变量，并且输出一个大气压力值。也就是说，传感器膜片的厚度必须能承受住一个大气压力而不能破裂，因此膜片不能太薄。当需要它灵敏的反映3kPa大小的压力时，厚的膜片缺点就显现出来，此时变形量就非常小，甚至不变形，从而测量不出3kPa大小及以下的压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、可测量小量程压力以及避免大量程压力时损坏的绝压压力传感器，并相应提供一种操作简便的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种绝压压力传感器，包括管座和壳体，所述管座的一端与所述壳体密封连接并形成内部空腔，所述管座上设置有通孔，所述通孔于内部空腔的一侧密封设置有敏感芯片，所述通孔的另一侧封堵并使通孔内形成真空，所述管座上设置有引线柱，所述引线柱的一端与所述敏感芯片相连，另一端则引出至管座外；所述壳体上设置有连通内部空腔的进气口，所述内部空腔内设置有密封组件，用于在外部气压大于预设压力时密封所述进气口。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述密封组件包括盒体、膜瓣、螺栓和盒盖，所述盒体安装于内部空腔内并将内部空腔分隔成两个独立空腔，所述盒体上设有连通两个独立空腔的通气孔；所述盒体于进气口的一侧设置有台阶盲孔，所述膜瓣的一端密封住所述台阶盲孔并使台阶盲孔内形成真空，所述膜瓣的另一端设有盒盖，所述螺栓的一端穿过所述进气口后与所述盒盖紧固连接，另一端的螺母与所述进气口的端面之间设置有密封圈；所述膜瓣在受到预设压力时产生形变，带动所述螺栓往内部空腔内移动，以使螺母将密封圈压紧在进气口的端面上而密封所述进气口。

所述膜瓣包括两个环形弹片，两个环形弹片的一端相互焊接。

所述环形弹片呈弧形。

所述进气口为台阶孔，所述密封圈设置在所述台阶孔内。

本发明还相应公开一种如上所述的绝压压力传感器的制备方法，步骤为：

S01、开始，在所述管座的通孔一侧粘贴敏感芯片，并将敏感芯片与所述引线柱的一端相连；

S02、将管座与所述壳体紧固连接；整体置于真空环境下，将通孔的另一端封堵，将密封组件安装于所述内部空腔与壳体的进气口之间。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S02中，将盒体安装于所述管座内部空腔内，再将膜瓣的一端覆盖住所述盒体台阶盲孔，另一端连接盒盖，并使凹槽内为真空状态，再将管座与所述壳体紧固相连；再将螺栓的一端依次穿过密封圈、壳体的进气口后与盒盖紧固相连。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的绝压压力传感器，能够采用薄的敏感膜作为压力检测元件，以期对小压力有较高的灵敏度和测量精度，并且在压力的进气口处设置有密封组件，在绝压压力大于预设值时动作以密封进气口，保证敏感膜不会受到高压力而击穿。本发明的密封组件采用膜瓣和螺栓，在膜瓣受到不同压力时产生形变以带动螺栓动作而与密封圈配合以实现对进气口的密封与开启，结构简单、实现简单。本发明的绝压压力传感器的制备方法，方便操作。

附图说明

图1为本发明处于未密封状态时的结构示意图。

图2为本发明处于密封状态时的结构示意图。

图中标号表示：1、管座；11、通孔；2、壳体；21、进气口；22、台阶孔；3、内部空腔；4、敏感芯片；5、引线柱；6、密封组件；61、膜瓣；62、螺栓；63、密封圈；64、盒体；641、通气孔；65、盒盖。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的绝压压力传感器，包括管座1和壳体2，管座1的一端与壳体2密封连接并形成内部空腔3，管座1上设置有通孔11，通孔11于内部空腔3的一侧密封设置有敏感芯片4，通孔11的另一侧封堵并使通孔11内形成真空，管座1上设置有引线柱5，引线柱5的一端与敏感芯片4相连，另一端则引出至管座1外，敏感芯片4用于感知压力变化而输出电压电流信号并经引线柱5连接至外部设备；壳体2上设置有连通内部空腔3的进气口21，内部空腔3内设置有密封组件6，用于在外部气压大于预设压力（如15kPa）时密封进气口21。本发明的绝压压力传感器，能够采用薄的敏感膜作为压力检测元件，以期对小压力有较高的灵敏度和测量精度，并且在压力的进气口21处设置有密封组件6，在绝压压力大于预设值时动作以密封进气口21，保证敏感膜不会受到高压力而击穿。

本实施例中，密封组件6包括盒体64、膜瓣61、螺栓62和盒盖65，盒体64安装于内部空腔3内并将内部空腔3分隔成两个独立空腔，盒体64上设有连通两个独立空腔的通气孔641；盒体64于进气口21的一侧设置有台阶盲孔，膜瓣61的一端密封住台阶盲孔并使台阶盲孔内形成真空，膜瓣61的另一端设有盒盖（65），螺栓62的一端穿过进气口21后与盒盖65紧固连接，另一端的螺母与进气口21的端面之间设置有密封件；膜瓣61在受到预设压力时产生形变，带动螺栓62往内部空腔3内移动，以使螺母将密封圈63压紧在进气口21的端面上而密封进气口21。本发明中的密封组件6结构简单、易于实现且密封可靠。其中膜瓣61由环形不锈钢弹性膜片冲压成型，中间比四周略高而呈弧形，两片膜瓣61背靠背焊接成一整体，然后一起焊接在盒体64的台阶面上，焊接膜瓣61的盒体64与盒盖65一同放入电子束焊接的真空室中，通过定位工装，使膜瓣61和盒盖65在自由状态下焊接成一整体，从真空腔中取出后，膜盒受大气压的作用盒盖65收缩0.5mm左右。

本实施例中，壳体2于进气口21的一端设置有外螺纹，方便固定；进气口21为台阶孔22，密封圈63设置在台阶孔22内，保证密封可靠性；另外盒盖65上设置有螺套，螺栓62与螺套螺纹连接。

本发明还相应公开了一种如上所述的绝压压力传感器的制备方法，步骤为：

S01、开始，在管座1的通孔11一侧粘贴敏感芯片4，并将敏感芯片4与引线柱5的一端相连；

S02、将管座1与壳体2紧固连接；整体置于真空环境下，将通孔11的另一端封堵，将密封组件6安装于内部空腔3与壳体2的进气口21之间。

本实施例中，在步骤S02中，将盒体64安装于管座1的内部空腔3内，再将膜瓣61的一端覆盖住盒体64的台阶盲孔，另一端连接盒盖65，并使凹槽内为真空状态，再将管座1与壳体2紧固相连；再将螺栓62的一端依次穿过密封圈63、壳体2的进气口21后与盒盖65紧固相连。

下面结合一实例对本发明的制备方法做进一步的说明：

首先将密封组件6通过电子束焊接，保证台阶盲孔内密封成真空。然后将在带有电气引线柱5的管座1上粘贴敏感芯片4；放入壳体2中，将密封圈63套入螺栓62，置入壳体2一端的进气口21中，用螺丝刀将螺栓62拧入到盒盖65的螺套的螺纹孔中，并使密封圈63紧贴在进气口21的台阶面上，保证密封圈63能够隔离一个大气压；装配好后放入电子束焊接机的真空腔中，在电子束焊接机抽真空的过程中，膜瓣61回弹，密封圈63释放，壳体2内外压力相同，利用电子束首先焊接壳体2和管座1，然后焊接管座1上的通孔11，使通孔11封堵。打开电子束焊机的真空腔后，在大气压的作用下，膜瓣61受到大气压力后变形（收缩）带动螺栓62运动，并将密封圈63压紧在壳体2进气口21的台阶面上，如图2所示。此时，壳体2内部压力将远远小于一个大气压，该压力在敏感芯片4的承压范围内。

使用时，当管路压力与壳体2内部的压力相等时，膜瓣61回弹，带动螺栓62向壳体2外部移动，从而使进气口21打开，此时敏感芯片4受到的力即为管路内部的压力。由于敏感芯片4本身的量程非常小，当管路内的真空继续变小时，敏感芯片4也能感受到压力的变化，即起到测量低真空的目的。当管路内的压力增大的一定程度时，膜瓣61伸缩，从而通过密封圈63将进气口21密封，敏感芯片4得到保护。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种绝压压力传感器，其特征在于，包括管座（1）和壳体（2），所述管座（1）的一端与所述壳体（2）密封连接并形成内部空腔（3），所述管座（1）上设置有通孔（11），所述通孔（11）于内部空腔（3）的一侧密封设置有敏感芯片（4），所述通孔（11）的另一侧封堵并使通孔（11）内形成真空，所述管座（1）上设置有引线柱（5），所述引线柱（5）的一端与所述敏感芯片（4）相连，另一端则引出至管座（1）外；所述壳体（2）上设置有连通内部空腔（3）的进气口（21），所述内部空腔（3）内设置有密封组件（6），用于在外部气压大于预设压力时密封所述进气口（21）；

所述密封组件（6）包括盒体（64）、膜瓣（61）、螺栓（62）和盒盖（65），所述盒体（64）安装于内部空腔（3）内并将内部空腔（3）分隔成两个独立空腔，所述盒体（64）上设有连通两个独立空腔的通气孔（641）；所述盒体（64）于进气口（21）的一侧设置有台阶盲孔，所述膜瓣（61）的一端密封住所述台阶盲孔并使台阶盲孔内形成真空，所述膜瓣（61）的另一端设有盒盖（65），所述螺栓（62）的一端穿过所述进气口（21）后与所述盒盖（65）紧固连接，另一端的螺母与所述进气口（21）的端面之间设置有密封圈（63）；所述膜瓣（61）在受到预设压力时产生形变，带动所述螺栓（62）往内部空腔（3）内移动，以使螺母将密封圈（63）压紧在进气口（21）的端面上而密封所述进气口（21）。

2.根据权利要求1所述的绝压压力传感器，其特征在于，所述膜瓣（61）包括两个环形弹片，两个环形弹片的一端相互焊接。

3.根据权利要求2所述的绝压压力传感器，其特征在于，所述环形弹片呈弧形。

4.根据权利要求1所述的绝压压力传感器，其特征在于，所述进气口（21）为台阶孔（22），所述密封圈（63）设置在所述台阶孔（22）内。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的绝压压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤为：

S01、开始，在所述管座（1）的通孔（11）一侧粘贴敏感芯片（4），并将敏感芯片（4）与所述引线柱（5）的一端相连；

S02、将管座（1）与所述壳体（2）紧固连接；整体置于真空环境下，将通孔（11）的另一端封堵，将密封组件（6）安装于所述内部空腔（3）与壳体（2）的进气口（21）之间。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在步骤S02中，将盒体（64）安装于所述管座（1）内部空腔（3）内，再将膜瓣（61）的一端覆盖住所述盒体（64）台阶盲孔，另一端连接盒盖（65），并使凹槽内为真空状态，再将管座（1）与所述壳体（2）紧固相连；再将螺栓（62）的一端依次穿过密封圈（63）、壳体（2）的进气口（21）后与盒盖（65）紧固相连。

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