CN108918018A - 一种共平面差压传感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种共平面差压传感器，涉及压力传感技术领域，包括传感器本体，其具有一下端面，该下端面上设置有两个凹槽；感压面，其包括第一感压面和第二感压面，分别设置在凹槽内，用于感应具有不同压力的流体；芯片组件，其具有传感器芯片，该传感器芯片具有：正压端，其与第一感压面连通，检测第一感压面感应的压力；负压端，其与第二感压面连通，检测第二感压面感应的压力。本申请通过在传感器本体上设置彼此共平面的感压面，解决传统的差压传感器由于感压面不在一个平面上而产生的压力误差，保证测量结果的准确性。

Description

一种共平面差压传感器

技术领域

本申请涉及压力传感技术领域，特别涉及到一直共平面差压传感器。

背景技术

差压传感器是一种用来测量两个压力之间差值的传感器，通常用于测量某一设备或部件前后两端的压力差。一种公知的差压传感器结构例如一种压阻式差压传感器，一般包括两个感压面，对立地设置在差压传感器两端，感压面感应流体的压力，并通过导压介质将压力无损传递至传感器芯片的上下两个端面，传感器芯片产生应力和应变并导致其内部桥路的阻值发生变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号并通过线路板输出至外部仪器仪表。

例如一种由公告号为CN107228731A的中国发明专利公知的差压传感器装置，其包括差压传感器本体、差压传感器管座和差压传感器套管，其中，差压传感器本体两端设置有感压面，感压面上焊接有隔离膜片，差压传感器管座内设置有传感器芯片，待检测的的流体通过隔离膜片及感压面对传感器芯片施加压力，实现对差压传感器本体两端的压差的检测。感压面设置在差压传感器本体的两端，且感压面与传感器芯片之间的压腔内填充有导压介质(具体为硅油)，两个感压面在初始状态下会对传感器芯片施加一个压力，但由于该两个感压面不在同一平面上，其对传感器芯片施加的压力存在压差，会使测量结果出现误差，影响测量结果的准确性。

发明内容

本申请的目的是提供一种共平面差压传感器，解决现有技术中由于感压面不在一个平面上造成的测量结果的误差，保证测量结果的准确性。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种共平面差压传感器，包括传感器本体，其具有一下端面，该下端面上设置有两个凹槽；感压面，其包括第一感压面和第二感压面，分别设置在凹槽内，用于感应具有不同压力的流体；芯片组件，其具有传感器芯片，该传感器芯片具有：正压端，其与第一感压面连通，检测第一感压面感应的压力；负压端，其与第二感压面连通，检测第二感压面感应的压力。

在上述技术方案中，本申请实施例通过在传感器本体上设置彼此共平面的感压面，解决传统的差压传感器由于感压面不在一个平面上而产生的压力误差，保证测量结果的准确性。

进一步地，根据本申请实施例，其中，凹槽内具有：膜片焊环，其设置在凹槽的内侧壁上；隔离膜片，其安装在膜片焊环上，且与所述感压面之间形成容纳空间，该容纳空间内填充有导压介质。当隔离膜片受到压力作用时能够挤压容纳空间，并向导压介质施加同等的压力，实现压力的传递。

进一步的，根据本申请实施例，其中，传感器本体还包括：第一导压孔，其连通第一感压面和正压端，且与所述容纳空间组成正压腔；第二导压孔，其连通所述第二感压面和负压端，且与融安空间组成负压腔。第一导压孔与第二导压孔连通容纳空间与传感器芯片的正负压端，导压介质在容纳空间内感压后能够通过导压孔向传感器芯片施加压力，实现正负压端压差的检测。

进一步的，根据本申请实施例，其中，芯片组件包括：套筒，其上端口内壁设置有焊接环；管座，其设置在套筒内，与焊接环固定连接，且具有安装槽，该安装槽设置在所述管座下端；绑定板，其安装在安装槽内，传感器芯片安装在该绑定板上，用于固定传感器芯片。

进一步的，根据本申请实施例，其中，安装槽端口处设置有一焊接台，该焊接台在芯片组件安装时起到防护作用，避免由于芯片组件安装作用力过大导致传感器芯片产生应力而影响其检测性能。

进一步的，根据本申请实施例，其中，焊接台上设置有通孔，该通孔与第一导压孔对齐，使正压腔能与传感器芯片的正压端连通，不会被焊接台阻挡。

进一步的，根据本申请实施例，其中，管座包括：正压通道，其一端穿过绑定板连通正压端，另一端设置有正压腔充油管；负压通道，其具有：纵向通道，其一端连通负压端，另一端设置有负压腔充油管；横向通道，其一端连通纵向通道，另一端在管座的侧壁上开设开口。

进一步的，根据本申请实施例，其中，传感器本体上端具有一连接环，管座固定安装在所述连接环外侧，管座下端固定安装在所述连接环上，使安装槽、安装槽内的绑定板和传感器芯片均被封装在所述连接环内，实现正压腔与负压腔的隔离密封，防止泄露。

进一步的，根据本申请实施例，其中，管座设置电性接口，该电性接口用于连接传感器芯片和线路板，使线路板能够传感器芯片提供电源并接收传感器芯片向外传输的电性号。

进一步的，根据本申请实施例，其中，管座上端设置有ESD保护板，该保护板的材质采用抗静电材质，用于防止静电干扰。

在上述技术方案中，本申请通过在传感器本体上设置彼此共平面的感压面，解决传统的差压传感器由于感压面不在一个平面上而产生的压力误差，保证测量结果的准确性。其次，在本申请中，传感器芯片位于感压平面的上方，不容易存在积液，回零效果好。最后，由于本申请中感压面在一个平面上，只需要安装一个连接法兰即可连接待检测的设备或装置，减小了差压传感器的体积并减少了配件成本，使用更为方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请一种共平面差压传感器的结构示意图。

图2是图1中的芯片组件的结构示意图。

图3是图1中A处放大图。

附图中

10、传感器本体 101、第一感压面 102、第二感压面

103、隔离膜片 104、膜片焊环 105、第一导压孔

106、第二导压孔 107、连接环 108、螺母安装孔

20、芯片组件 201、套筒 2011、焊接环

2012、凸环 202、管座 2021、安装槽

2022、正压通道 2023、负压通道 2024、限位部

203、绑定板 204、传感器芯片 205、焊接台

2051、通孔 206、正压腔充油管 207、负压腔充油管

208、环形空隙 209、电性接口 2013、安装环

2026、保护板

30、套管 301、连接螺纹

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

图1表示本申请中的一种共平面差压传感器，包括一传感器本体10及芯片组件20，通过传感器本体10向芯片组件20施加两个待确定其差值的压力，实现对流体压差的检测。其中，传感器本体10包括两个彼此共平面的感压面，分别为第一感压面101和第二感压面102。具体地，在传感器本体10的下端面上设置有两个圆形凹槽，该两个圆形凹槽即为第一感压面101和第二感压面102，且第一感压面101和第二感压面102表面设置有环形同心波纹。

此外，在第一感压面101和第二感压面102的槽内侧壁上设置有膜片焊环104，膜片焊环104上焊接有隔离膜片103，该隔离膜片103与第一感压面101或第二感压面102之间形成一容纳空间，该容纳空间内填充有导压介质，该导压介质具体可以为硅油，但不限制本发明。当隔离膜片103受到流体压力时，隔离膜片103挤压容纳空间，将压力传递给导压介质。本实施例通过增加膜片焊环104连接隔离膜片103及感压面(101、102)，能够增加容纳空间的容积，使得容纳空间内的导压介质存量增多，提高本差压传感器的感压性能。

在第一感压面101和第二感压面102还分别设置有第一导压孔105和第二导压孔106，第一导压孔105和第二导压孔106内也填充有导压介质，与容纳空间分别组成正压腔与负压腔。第一导压孔105与第二导压孔106连通至芯片组件20，导压介质在容纳空间内感压后通过导压孔(105、106)向芯片组件20无损传递压力。

图2为图1中的芯片组件20的结构示意图，由图2可知，芯片组件20包括套筒201，套筒201上端口内壁设置有焊接环2011，该焊接环2011上焊接有管座202，管座202下端具有一安装槽2021，安装槽2021内安装有绑定板203，绑定板203上安装有传感器芯片204，在安装槽2021端口处焊接有一焊接台205，该焊接台205在芯片组件20安装时起到防护作用，避免由于芯片组件20安装作用力过大导致传感器芯片204产生应力而影响其检测性能。

其中，传感器芯片204包括正压端与负压端：正压端朝下，用于感应正压腔的压力；负压端朝上，用于感应负压腔的压力。管座202内部设置有正压通道2022及负压通道2023，正压通道2022和负压通道2023互不干涉。该正压通道2022一端穿过绑定板203连通传感器芯片204的正压端，另一端设置有正压腔充油管206，该正压腔充油管206向正压腔充入导压介质。该负压通道2023包括横向通道和纵向通道，纵向通道一端连通传感器芯片204的负压端，另一端设置有负压腔充油管207，该负压腔充油管207向负压腔充入导压介质；横向通道的一端连通纵向通道，另一端在管座202的侧壁上设置有开口，负压腔中的导压介质能够从这个开口进入负压通道2023。

图3为图1中A处的局部放大图，图3能够体现传感器本体10与传感器芯片20之间的位置及连接关系。具体地，传感器本体10的上端面上设置有一连接环107，套筒201下端边缘处具有一凸环2012，该凸环2012焊接在连接环107外，使套筒201套设在连接环107外侧。管座202的安装槽2021外侧设置有一限位部2024，该限位部2024安装在连接环107并通过焊接固定，使得安装槽2021、安装槽2021内的绑定板203和传感器芯片204及焊接台205均被封装在连接环107内，实现正压腔及负压腔的隔离密封，且不容易泄漏。其次，焊接台205上设置有通孔2051，该通孔2051与第一导压孔105对齐，使正压腔能与传感器芯片204的正压端连通。此外，套筒201的内壁与连接环107的外壁、管座202外壁之间存在有环形空隙208，第二导压孔106与该环形空隙208连通，使负压腔能够与传感器芯片204的负压端连通。

值得一提的是，在图1-3中，传感器芯片204具体可以为德尔森MD系列单晶硅芯片，该芯片具有较高的过载保护，无需另外设置过压保护结构，无中心膜片，结构简单。

值得一提的是，在图1-3中，管座202上还设置有一电性接口209，该电性接口209用于连接传感器芯片204和线路板(图上未显示)，线路板为传感器芯片204提供电源并接收传感器芯片204向外传输的电性号。此外，在管座202上端设置有一ESD(Electro-Staticdischarge，静电释放)保护板2026，保护板2026采用抗静电材质，防止静电干扰。

值得一提的是，在图1-3中，套筒201上端设置有一安装环2013，安装环2013外侧焊接有一套管30，套管30外侧设置有连接螺纹301，套管30内具有安装线路板的容纳部，套管30外侧能够通过连接螺纹301安装上一壳体(图上未显示)。

值得一提的是，在图1-3中，传感器本体10两侧设置有螺母安装孔108，通过该螺母安装孔108能在传感器本体10上安装连接法兰，该连接法兰用于连接差压传感器与待检测的设备或装置。在传统差压传感器中，由于其感压面设置在传感器两侧，需要安装两个连接法兰，而在本实施例所述的共平面差压传感器中，由于两个感压面(101、102)在同一个平面上，只需要安装一个连接法兰即可，但要求该连接法兰具有两个通孔。

值得一提的是，在图1-3中，本实施例所述的共平面差压传感器的工作原理为：

首先，通过正压腔充油管206向正压腔充入导压介质，通过负压腔充油管207向负压腔充入导压介质，并通过线路板向传感器芯片204提供稳定电压；

其次，在传感器本体10的下端面安装连接法兰，该连接法兰再连接待检测的设备或装置，流体从连接法兰流入并分别向两个隔离膜片103施加压力，挤压正压腔和负压腔内的导压介质，并通过导压介质分别向传感器芯片204的正压端和负压端传递压力；

最后，传感器芯片204在上下两端的压力的作用下产生微小变形，导致传感器芯片204内部的桥路电阻阻值发生变化，使传感器芯片204向外输出电流发生变化，并通过线路板传递至相应的仪器仪表，实现测量差流体的压差。

尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种共平面差压传感器，包括：

传感器本体，其具有一下端面，所述下端面上设置有两个凹槽；

感压面，其包括第一感压面和第二感压面，分别设置在所述凹槽内，用于感应具有不同压力的流体；

芯片组件，其具有传感器芯片，所述传感器芯片具有：

正压端，其与所述第一感压面连通，检测所述第一感压面感应的压力；

负压端，其与所述第二感压面连通，检测所述第二感压面感应的压力。

2.根据权利要求1所述的一种共平面差压传感器，其中，所述凹槽内具有：

膜片焊环，其设置在所述凹槽的内侧壁上；

隔离膜片，其安装在所述膜片焊环上，且与所述感压面之间形成：

容纳空间，所述容纳空间内填充有导压介质。

3.根据权利要求2所述的一种共平面差压传感器，其中：所述传感器本体还包括：

第一导压孔，其连通所述第一感压面和所述正压端，且与所述容纳空间组成正压腔；

第二导压孔，其连通所述第二感压面和所述负压端，且与所述融安空间组成负压腔。

4.根据权利要求3所述的一种共平面差压传感器，其中，所述芯片组件包括：

套筒，其上端口内壁设置有焊接环；

管座，其设置在所述套筒内，与所述焊接环固定连接，且具有安装槽，所述安装槽设置在所述管座下端；

绑定板，其安装在所述安装槽内，所述传感器芯片安装在所述绑定板上，用于固定所述传感器芯片。

5.根据权利要求4所述的一种共平面差压传感器，其中，所述安装槽端口处设置有一焊接台。

6.根据权利要求5所述的一种共平面差压传感器，其中，所述焊接台上设置有：

通孔，所述通孔与所述第一导压孔对齐。

7.根据权利要求4所述的一种共平面差压传感器，其中，所述管座包括：

正压通道，其一端穿过所述绑定板连通所述正压端，另一端设置有正压腔充油管；

负压通道，其具有：

纵向通道，其一端连通所述负压端，另一端设置有负压腔充油管；

横向通道，其一端连通所述纵向通道，另一端在所述管座的侧壁上开设开口。

8.根据权利要求4所述的一种共平面差压传感器，其中，所述传感器本体上端具有一连接环，所述管座固定安装在所述连接环外侧，所述管座下端固定安装在所述连接环上，使所述安装槽、所述安装槽内的所述绑定板和所述传感器芯片均被封装在所述连接环内。

9.根据权利要求4所述的一种共平面差压传感器，其中，所述管座设置电性接口，所述电性接口用于连接所述传感器芯片和线路板。

10.根据权利要求4所述的一种共平面差压传感器，其中，所述管座上端设置有ESD保护板。