CN109100078A - 弹性组件压紧式压力传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性组件压紧式压力传感器及其制造方法，制造方法包括分别制造接压件、敏感组件、压紧帽、壳体等，将各部件组装并进行疲劳和高低温试验制成弹性组件压紧式压力传感器。由于采用弹性体与接压件结构分体设计，弹性体通过压紧帽压紧密封。弹性体一旦在疲劳、高低温老化、引线、焊接等工艺过程中出现问题时容易更换，不至于整个产品报废。这样弹性组件压紧式压力传感器同时具有精度高、稳定性好、可靠性高、工作寿命长、成本低等优点。该产品可应用于航空航天、武器装备、石油化工、冶金、能源、交通、工业过程控制、物联网等领域。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种弹性组件压紧式压力传感器及制造方法。
背景技术
溅射薄膜压力传感器是一种性能优良的压力传感器，它具有测量精度高、量程大、工作温度范围宽、可靠性高、稳定性好等优点，在航空航天、武器装备、石油化工、冶金、能源、交通、工业过程控制、物联网等许多领域得到广泛应用。
现有的薄膜压力传感器产品加工过程的常规做法是将弹性体焊接在引压嘴上，产品一旦在疲劳、高低温老化、引线、焊接等工艺过程中出现问题，整个产品将全部报废，生产成本成倍增加，影响企业生产效益，也限制了薄膜压力传感器全面推广应用。
因此，开发一种保留有薄膜压力传感器优良性能的、生产成本较低的弹性组件压紧式压力传感器极其重要。
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、保护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弹性体以及接压件的合理分体结构设计，制造弹性组件压紧式压力传感器，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，提供一种弹性组件压紧式压力传感器及其制造方法，以实现测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高、工作寿命长、产品成本低等优点。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种弹性组件压紧式压力传感器制造方法，包括以下步骤：
S1.采用机械加工方法制造倒U型杯状弹性体，将所述弹性体上表面进行研磨抛光，利用薄膜沉积技术和图形转移技术在所述弹性体的上表面上制造对压力具有敏感作用的应变电阻并形成测量电路，之后对所述弹性体进行高温退火处理；
S2.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的引压孔、位于上部中心位置与所述引压孔连通的凹位腔、位于所述凹位腔边缘的压紧螺纹、位于下部周边的接压螺纹的接压件；
S3.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的组件通孔、位于上部顶端的凸头、位于所述凸头下部的应力释放槽、位于下端的密封凹部的组件支架；
S4.将加工好的电路支架安装在所述弹性体的上台沿上并焊接；
S5.将调理电路板安装在所述电路支架上，利用焊接设备在所述弹性体的引线焊盘上引出内引线至所述调理电路板的信号输入焊盘上；
S6.从所述调理电路板的输出焊盘上引出外引线；
S7.将安装有电路支架和调理电路板的所述弹性体安装在所述组件支架的弹性支撑台上，使所述组件支架的凸头与所述弹性体的内腔吻合，并在接合处牢固密封焊接，形成敏感组件；
S8.在敏感组件的密封凹部上套上密封圈，将所述敏感组件伸入接压件的凹位腔内，使用加工好的压紧帽压住所述敏感组件的压紧台，利用所述压紧帽的内螺纹与接压件的压紧螺纹紧密咬合，使所述敏感组件与所述接压件处于完全密封状态；
S9.使用加工好的顶部有穿线孔的壳体罩在所述压紧帽的外部并接触接压件的六方上台面，使所述外引线穿过穿线孔，在所述壳体与接压件的接合处实现圆周密封焊接；
S10.在所述穿线孔处涂上高温密封胶，这样制成弹性组件压紧式压力传感器；
S11.将所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行高低温和疲劳试验；
S12.对所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行打标与标定，并封装入库。
优选的，所述弹性组件压紧式压力传感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：由于采用弹性体与接压件结构分体设计，弹性体通过压紧帽压紧密封。弹性体一旦在疲劳、高低温老化、引线、焊接等工艺过程中出现问题时容易更换，不至于整个产品报废。这样弹性组件压紧式压力传感器同时具有精度高、稳定性好、可靠性高、工作寿命长、成本低等优点。
本发明的弹性组件压紧式压力传感器的主要性能指标如下：
测量范围：0～1～250MPa 综合精度：0.1％FS～0.5％FS
工作温度范围：-196℃～350℃ 消耗电流：≤3mA；
零点温度漂移：≤±0.005％FS/℃ 长期稳定性：≤±0.1％FS/年
附图说明
图1为本发明的弹性组件压紧式压力传感器的剖面示意图。
图2为本发明的弹性组件压紧式压力传感器的接压件剖面示意图。
图3为本发明的弹性组件压紧式压力传感器的敏感组件剖面示意图。
图4为本发明的弹性组件压紧式压力传感器的组件支架剖面示意图。
图5为本发明的弹性组件压紧式压力传感器的弹性体剖面示意图。
图中：1、接压件；2、敏感组件；3、压紧帽；4、壳体；
11、引压孔；12、接压螺纹；13、六方上台面；14、压紧螺纹；15、凹位腔；16、接合处；
21、组件支架；22、弹性体；23、电路支架；24、调理电路板；25、密封圈；26、内引线；27、外引线；
211、组件通孔；212、压紧台；213、弹性支撑台；214、应力释放槽；215、密封凹部；216、凸头；
221、上台沿；222、内腔；223、上表面；224、引线焊盘；
41、穿线孔；42、密封胶。
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、3、4、5所示，一种弹性组件压紧式压力传感器，采用机械加工方法制造倒U型杯状弹性体22，将所述弹性体22上表面223进行研磨抛光，利用薄膜沉积技术和图形转移技术在所述弹性体22的上表面223上制造对压力具有敏感作用的应变电阻并形成测量电路，之后对所述弹性体22进行高温退火处理备用。
采用机械加工的方法制造接压件1，所述接压件1位于中心位置加工有引压孔11，位于上部中心位置加工有与所述引压孔11连通的凹位腔15，位于所述凹位腔15边缘加工有压紧螺纹14，位于下部周边加工有接压螺纹12。
采用机械加工的方法制造组件支架21，所述组件支架21的中心位置加工有组件通孔211，所述组件支架21的上部顶端的凸头216，所述凸头216下部加工有应力释放槽214，所述组件支架21的下端加工有密封凹部215。
将加工好的电路支架23安装在所述弹性体22的上台沿221上并焊接。
将调理电路板24安装在所述电路支架23上，利用焊接设备在所述弹性体22的引线焊盘224上引出内引线26至所述调理电路板24的信号输入焊盘上。
从所述调理电路板24的输出焊盘上引出外引线27。将安装有电路支架23和调理电路板24的所述弹性体22安装在所述组件支架21的弹性支撑台213上，使所述组件支架21的凸头216与所述弹性体22的内腔222吻合，并在接合处牢固密封焊接，这样形成敏感组件2。
在敏感组件2的密封凹部215上套上密封圈25，将所述敏感组件2伸入接压件1的凹位腔15内，使用加工好的压紧帽3压住所述敏感组件2的压紧台212，利用所述压紧帽3的内螺纹与接压件1的压紧螺纹14紧密咬合，使所述敏感组件2与所述接压件1处于完全密封状态。
使用加工好的顶部有穿线孔41的壳体4罩在所述压紧帽3的外部并接触接压件1的六方上台面13，使所述外引线27穿过穿线孔41，在所述壳体4与接压件1的接合处16实现圆周密封焊接。
在所述穿线孔41处涂上高温密封胶42，这样制成弹性组件压紧式压力传感器。
将所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行高低温和疲劳试验；然后进行打标与标定，并封装入库。
相应的一种弹性组件压紧式压力传感器制造方法，包括以下步骤：
S1.采用机械加工方法制造倒U型杯状弹性体22，将所述弹性体22上表面223进行研磨抛光，利用薄膜沉积技术和图形转移技术在所述弹性体22的上表面223上制造对压力具有敏感作用的应变电阻并形成测量电路，之后对所述弹性体22进行高温退火处理；
S2.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的引压孔11、位于上部中心位置与所述引压孔11连通的凹位腔15、位于所述凹位腔15边缘的压紧螺纹14、位于下部周边的接压螺纹12的接压件1；
S3.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的组件通孔211、位于上部顶端的凸头216、位于所述凸头216下部的应力释放槽214、位于下端的密封凹部215的组件支架21；
S4.将加工好的电路支架23安装在所述弹性体22的上台沿221上并焊接；
S5.将调理电路板24安装在所述电路支架23上，利用焊接设备在所述弹性体22的引线焊盘224上引出内引线26至所述调理电路板24的信号输入焊盘上；
S6.从所述调理电路板24的输出焊盘上引出外引线27；
S7.将安装有电路支架23和调理电路板24的所述弹性体22安装在所述组件支架21的弹性支撑台213上，使所述组件支架21的凸头216与所述弹性体22的内腔222吻合，并在接合处牢固密封焊接，形成敏感组件2；
S8.在敏感组件2的密封凹部215上套上密封圈25，将所述敏感组件2伸入接压件1的凹位腔15内，使用加工好的压紧帽3压住所述敏感组件2的压紧台212，利用所述压紧帽3的内螺纹与接压件1的压紧螺纹14紧密咬合，使所述敏感组件2与所述接压件1处于完全密封状态；
S9.使用加工好的顶部有穿线孔41的壳体4罩在所述压紧帽3的外部并接触接压件1的六方上台面13，使所述外引线27穿过穿线孔41，在所述壳体4与接压件1的接合处16实现圆周密封焊接；
S10.在所述穿线孔41处涂上高温密封胶42，这样制成弹性组件压紧式压力传感器；
S11.将所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行高低温和疲劳试验；
S12.对所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行打标与标定，并封装入库。
产品具体工作原理为：将所述弹性组件压紧式压力传感器通过接压螺纹12接入被测压力管道或容器上，当流体压力通过引压孔11，达到内腔222，作用在弹性体22的弹性膜片上时，所述弹性膜片上的测量电路输出与所受压力成比例的电信号。所述电信号输入至调理电路板24并通过调理电路板24调理成标准的输出信号，经外引线27输出，通过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)
1.一种弹性组件压紧式压力传感器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.采用机械加工方法制造倒U型杯状弹性体(22)，将所述弹性体(22)上表面(223)进行研磨抛光，利用薄膜沉积技术和图形转移技术在所述弹性体(22)的上表面(223)上制造对压力具有敏感作用的应变电阻并形成测量电路，之后对所述弹性体(22)进行高温退火处理；
S2.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的引压孔(11)、位于上部中心位置与所述引压孔(11)连通的凹位腔(15)、位于所述凹位腔(15)边缘的压紧螺纹(14)、位于下部周边的接压螺纹(12)的接压件(1)；
S3.采用机械加工的方法制造具有位于中心位置的组件通孔(211)、位于上部顶端的凸头(216)、位于所述凸头(216)下部的应力释放槽(214)、位于下端的密封凹部(215)的组件支架(21)；
S4.将加工好的电路支架(23)安装在所述弹性体(22)的上台沿(221)上并焊接；
S5.将调理电路板(24)安装在所述电路支架(23)上，利用焊接设备在所述弹性体(22)的引线焊盘(224)上引出内引线(26)至所述调理电路板(24)的信号输入焊盘上；
S6.从所述调理电路板(24)的输出焊盘上引出外引线(27)；
S7.将安装有电路支架(23)和调理电路板(24)的所述弹性体(22)安装在所述组件支架(21)的弹性支撑台(213)上，使所述组件支架(21)的凸头(216)与所述弹性体(22)的内腔(222)吻合，并在接合处牢固密封焊接，形成敏感组件(2)；
S8.在敏感组件(2)的密封凹部(215)上套上密封圈(25)，将所述敏感组件(2)伸入接压件(1)的凹位腔(15)内，使用加工好的压紧帽(3)压住所述敏感组件(2)的压紧台(212)，利用所述压紧帽(3)的内螺纹与接压件(1)的压紧螺纹(14)紧密咬合，使所述敏感组件(2)与所述接压件(1)处于完全密封状态；
S9.使用加工好的顶部有穿线孔(41)的壳体(4)罩在所述压紧帽(3)的外部并接触接压件(1)的六方上台面(13)，使所述外引线(27)穿过穿线孔(41)，在所述壳体(4)与接压件(1)的接合处(16)实现圆周密封焊接；
S10.在所述穿线孔(41)处涂上高温密封胶(42)，这样制成弹性组件压紧式压力传感器；
S11.将所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行高低温和疲劳试验；
S12.对所述弹性组件压紧式压力传感器产品进行打标与标定，并封装入库。
2.根据权利要求1所述的弹性组件压紧式压力传感器，其特征在于，采用权利要求1所述的弹性组件压紧式压力传感器制造方法制得。
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