CN108225627A - 工程机械薄膜压力变送器及制造方法 - Google Patents

工程机械薄膜压力变送器及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械薄膜压力变送器及制造方法，制造方法包括制造混合电路板；加工引压嘴、电路板支架和壳体；利用离子束溅射技术和精密光刻技术加工敏感元件；将各部件组装焊接并进行疲劳和高低温试验形成工程机械薄膜压力变送器。由于采用了溅射薄膜技术制造压力传感器，敏感材料原子沉积在弹性体上，实现了敏感材料与弹性体的原子融合，使得传感器具有精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高、工作寿命长的优点。结合混合调理电路技术，使薄膜压力变送器同样具有精度高、稳定性好、可靠性高、工作寿命长的优点。

Description

工程机械薄膜压力变送器及制造方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种工程机械薄膜压力变送器及制造方法。
背景技术
工程机械工作状况较恶劣，对压力传感器的要求高。目前工程机械压力传感器主要使用的是滑动片在电阻板上滑动产生相应电阻值用以测量所受压力大小，主要问题是机械磨损大，精度低，使用寿命短，可靠性不高。
因此，开发一种精度高、工作寿命长、可靠性高的可适合工程机械使用的压力变送器极其重要。
溅射薄膜压力传感器是采用真空原子薄膜沉积技术，将绝缘材料、应变敏感材料等沉积在弹性体表面而形成的一种性能优良的压力传感器，它具有精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高、工作寿命长等优点。利用溅射薄膜压力传感器和调理电路组合，制造高性能薄膜压力变送器，在工程机械领域应用，可以很好的解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种工程机械薄膜压力变送器及制造方法，以实现精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高、工作寿命长等优点。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种工程机械薄膜压力变送器制造方法，包括以下步骤：
S1.制造由信号调理电路和保护电路组成的混合电路板；
S2.采用机械加工的方法制造下端外部具有外螺纹、贯通中心的引压通孔、安装有在所述引压通孔下部的脉冲阻尼器、上部加工有边凸台和顶凸台的引压嘴；
S3.采用机械加工方法制造电路板支架和壳体；
S4.采用机械加工方法制造敏感元件，利用离子束溅射技术和精密光刻技术在所述敏感元件的上表面制造压力敏感电路；
S5.将制造有压力敏感电路的所述敏感元件下部套合在所述引压嘴的顶凸台上并
在接合处牢固密封焊接；
S6.将所述电路板支架安装在所述敏感元件的上部外缘台阶上并固定；
S7.将所述混合电路板安装在所述电路板支架上；
S8.通过内引线将所述压力敏感电路与所述混合电路板连接；
S9.将所述壳体安装在引压嘴的边凸台上并密封焊接；
S10.通过外引线将混合电路板与连接器内部的连接针下端连接；
S11.将所述连接器与所述壳体吻合并牢固密封焊接。
S12.将所述引压嘴的外螺纹与交变试验机连接，进行压力交变试验；
S13.将完成交变试验的产品放入高低温箱中进行高低温试验。
优选的，所述的工程机械薄膜压力变送器采用上述方法制得。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：由于采用了溅射薄膜技术制造压力传感器，敏感材料原子沉积在弹性体上，实现了敏感材料与弹性体的原子融合，使得传感器具有精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高、工作寿命长的优点。结合混合调理电路技术，使薄膜压力变送器同样具有精度高、稳定性好、可靠性高、工作寿命长的优点。
本发明的工程机械薄膜压力变送器的主要性能指标如下：
测量范围：0～1～200MPa 综合精度：0.2％FS～0.5％FS
工作温度范围：-55℃～125℃ 消耗电流：≤8mA；
零点温度漂移：≤±0.02％FS/℃ 长期稳定性：≤±0.1％FS/年
附图说明
图1为本发明的工程机械薄膜压力变送器剖面示意图。
图2为本发明的工程机械薄膜压力变送器电路框图。
图中：1、引压嘴；2、敏感元件；3、电路板支架；4、壳体；
5、连接器；6、混合电路板；7、外引线；8、内引线；
9、连接针；11、外螺纹；12、引压通孔；13、脉冲阻尼器；
14、边凸台；15、顶凸台；21、压力敏感电路；61、信号调理电路；
62、保护电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1、2所示，一种工程机械薄膜压力变送器，首先采用机械加工的方法制造引压嘴1，所述引压嘴1下端外部具有外螺纹11，中心部位具有贯通的引压通孔12，所述引压通孔12下部安装有脉冲阻尼器13，所述引压嘴1上部加工有边凸台14和顶凸台15。
所述脉冲阻尼器13顶部加工有0.5至0.8mm的小孔。
采用机械加工方法制造电路板支架3和壳体4备用。
采用机械加工方法制造敏感元件2，利用离子束溅射技术和精密光刻技术在所述敏感元件2的上表面制造压力敏感电路21。所述压力敏感电路21具有四个阻值相等的薄膜电阻并组成惠斯通电桥。当所述敏感元件2受压时，惠斯通电桥失出平衡，产生与所受压力成比例的电信号。
制造由信号调理电路61和保护电路62组成的混合电路板6。所述信号调理电路61有四个端子与所述压力敏感电路21相连，将所述敏感元件2受压时，惠斯通电桥输出的与所受压力成比例的电信号调理成标准输出信号，如4～20mA，0.5～4.5V等。保护电路62具有防止供电电源反接，防雷击等功能。
将所述敏感元件2下部套合在所述引压嘴1的顶凸台15上并在接合处牢固密封焊接。
将所述电路板支架3安装在所述敏感元件2的上部外缘台阶上并固定；将所述混合电路板安6装在所述电路板支架3上。
通过内引线8将所述压力敏感电路21与所述混合电路板6连接。
将所述壳体4安装在引压嘴1的边凸台14上并密封焊接。
通过外引线7将混合电路板6与连接器5内部的连接针9下端连接；将所述连接器5与所述壳体4吻合并牢固密封焊接。
将所述引压嘴1的外螺纹11与交变试验机连接，进行压力交变试验；将完成交变试验的产品放入高低温箱中进行高低温试验。
而相应的一种工程机械薄膜压力变送器制造方法，包括以下步骤：
S1.制造由信号调理电路61和保护电路62组成的混合电路板6；
S2.采用机械加工的方法制造下端外部具有外螺纹11、贯通中心的引压通孔12、安装有在所述引压通孔12下部的脉冲阻尼器13、上部加工有边凸台14和顶凸台15的引压嘴1；
S3.采用机械加工方法制造电路板支架3和壳体4；
S4.采用机械加工方法制造敏感元件2，利用离子束溅射技术和精密光刻技术在所述敏感元件2的上表面制造压力敏感电路21；
S5.将制造有压力敏感电路21的所述敏感元件2下部套合在所述引压嘴1的顶凸台15上并在接合处牢固密封焊接；
S6.将所述电路板支架3安装在所述敏感元件2的上部外缘台阶上并固定；
S7.将所述混合电路板6安装在所述电路板支架3上；
S8.通过内引线8将所述压力敏感电路21与所述混合电路板6连接；
S9.将所述壳体4安装在引压嘴1的边凸台14上并密封焊接；
S10.通过外引线7将混合电路板6与连接器5内部的连接针9下端连接；
S11.将所述连接器5与所述壳体4吻合并牢固密封焊接。
S12.将所述引压嘴1的外螺纹11与交变试验机连接，进行压力交变试验；
S13.将完成交变试验的产品放入高低温箱中进行高低温试验。
具体工作原理为：当压力作用在敏感元件2时，所述惠斯通电桥的四个电阻阻值发生变化，电桥失出平衡输出与所受压力成比例的电信号。电信号通过信号调理电路61调理成标准的变送器输出信号并通过保护电路62向外输出，检测输出的标准信号即可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 (2)

1.一种工程机械薄膜压力变送器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制造由信号调理电路(61)和保护电路(62)组成的混合电路板(6)；
S2.采用机械加工的方法制造下端外部具有外螺纹(11)、贯通中心的引压通孔(12)、安装有在所述引压通孔(12)下部的脉冲阻尼器(13)、上部加工有边凸台(14)和顶凸台(15)的引压嘴(1)；
S3.采用机械加工方法制造电路板支架(3)和壳体(4)；
S4.采用机械加工方法制造敏感元件(2)，利用离子束溅射技术和精密光刻技术在所述敏感元件(2)的上表面制造压力敏感电路(21)；
S5.将制造有压力敏感电路(21)的所述敏感元件(2)下部套合在所述引压嘴(1)的顶凸台(15)上并在接合处牢固密封焊接；
S6.将所述电路板支架(3)安装在所述敏感元件(2)的上部外缘台阶上并固定；
S7.将所述混合电路板(6)安装在所述电路板支架(3)上；
S8.通过内引线(8)将所述压力敏感电路(21)与所述混合电路板(6)连接；
S9.将所述壳体(4)安装在引压嘴(1)的边凸台(14)上并密封焊接；
S10.通过外引线(7)将混合电路板(6)与连接器(5)内部的连接针(9)下端连接；
S11.将所述连接器(5)与所述壳体(4)吻合并牢固密封焊接。
S12.将所述引压嘴(1)的外螺纹(11)与交变试验机连接，进行压力交变试验；
S13.将完成交变试验的产品放入高低温箱中进行高低温试验。
2.根据权利要求1所述的工程机械薄膜压力变送器，其特征在于，采用权利要求1所述的工程机械薄膜压力变送器制造方法制得。
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