CN109668678A - 一种基于mems传感器的压力变送器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于MEMS传感器的压力变送器，包括封装壳体、用来探测压力信号的MEMS传感器芯片、具有若干电路模块的ASIC芯片、用来探测温度信号的温度检测芯片以及对所探测的信号作出处理的单片机，所述封装壳体的内腔底部设有陶瓷线路板，所述MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及温度检测芯片固定在陶瓷线路板上，所述封装壳体的顶部设有若干通风孔，所述通风孔的直径由封装壳体的内部向外部逐渐减小，所述MEMS传感器芯片、温度检测芯片通过陶瓷线路板和ASIC芯片电性连接，所述ASIC芯片通过电路与封装壳体外的单片机电性连接，本发明的有益效果为：能够减少温度变化对MEMS传感器的影响，同时能够检测到MEMS传感器工作环境周围的温度值。
Description
技术领域
本发明属于压力测试技术领域，尤其涉及一种基于MEMS传感器的压力变送器。
背景技术
随着微电子和微机械加工技术的日益完善，IC制造技术引入到精密机械制造，出现了微机械、微型传感器、微型执行器等微机械制造技术。其中微型机械与其控制处理电路集成在一起，组成微机电系统—MEMS((Microelectro Mechanical Systems)。该系统中有关微压压力传感器，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、易于集成和智能化等特点，特别是它的微米量级特征尺寸使这种微压压力传感器获得了越来越多的应用。
现有的MEMS压力传感器通常不直接与外界被测介质接触，一般采用硅油或者封装软胶为介质传递结构，将MEMS传感器封装在金属外壳中，填充硅油或者封装软胶，通过硅油或者封装软胶将压力传导给传感器芯片上，由于填充的硅油或者封装软胶受温度变化会产生压力，且整个装置的散热性能不好，容易对测量结果产生影响，现有的MEMS压力传感器在测量压力值得同时无法完成对温度信号的测量。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种基于MEMS传感器的压力变送器，能够减少温度变化对MEMS传感器的影响，同时能够检测到MEMS传感器工作环境周围的温度值。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于MEMS传感器的压力变送器，包括封装壳体、用来探测压力信号的MEMS传感器芯片、具有若干电路模块的ASIC芯片、用来探测温度信号的温度检测芯片以及对所探测的信号作出处理的单片机，所述封装壳体的内腔底部设有陶瓷线路板，所述MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及温度检测芯片固定在陶瓷线路板上，所述封装壳体的顶部设有若干通风孔，所述通风孔的直径由封装壳体的内部向外部逐渐减小，所述MEMS传感器芯片、温度检测芯片通过陶瓷线路板和ASIC芯片电性连接，所述ASIC芯片通过电路与封装壳体外的单片机电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述ASIC芯片上设有模数转换器和放大器。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括为MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及单片机提供电源的电源模块。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括与单片机连接的报警模块和无线通信模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述封装壳体外部两侧设有金属引脚。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、将MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及温度检测芯片设置在同一个封装壳体内，不仅能够完成对被测环境压力检测，同时能够对MEMS传感器芯片的工作环境的温度进行实时监控；
2、通过设置通风孔能够有效的实现封装壳体内外部气体的及时流通，MEMS传感器芯片与被测的外界介质直接接触，能够精确地感应外界的压力，提高微压压力传感器的灵敏度，同时散热性能良好，由于通风孔的直径由封装壳体的内部向外部逐渐减小，能够起到很好的防尘作用。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的结构示意图（剖视图）；
图3是本发明的结构示意图（正视图）。
附图标记列表：1、封装壳体；2、MEMS传感器芯片；3、ASIC芯片3；4、温度检测芯片；5、陶瓷线路板；6、通风孔；7、金属引脚。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1、图2和图3所示一种基于MEMS传感器的压力变送器，包括封装壳体1、用来探测压力信号的MEMS传感器芯片2、具有若干电路模块的ASIC芯片3、用来探测温度信号的温度检测芯片4以及对所探测的信号作出处理的单片机，所述封装壳体1的内腔底部设有陶瓷线路板5，所述MEMS传感器芯片2、ASIC芯片3以及温度检测芯片4固定在陶瓷线路板5上，所述封装壳体1的顶部设有若干通风孔6，所述通风孔6的直径由封装壳体1的内部向外部逐渐减小，通过设置通风孔6能够有效的实现封装壳体1内外部气体的及时流通，MEMS传感器芯片2与被测的外界介质直接接触，能够精确地感应外界的压力，提高微压压力传感器的灵敏度，同时散热性能良好，由于通风孔6的直径由封装壳体1的内部向外部逐渐减小，能够起到很好的防尘作用，所述MEMS传感器芯片2、温度检测芯片4通过陶瓷线路板5和ASIC芯片3电性连接，所述ASIC芯片3通过电路与封装壳体1外的单片机电性连接。
作为本发明的一种实施例，所述ASIC芯片3上设有模数转换器和放大器，通过封装壳体上的通风孔6，MEMS传感器芯片与被测的外界介质直接接触，能够精确地感应外界的压力，当MEMS传感器芯片探测到压力信号，温度检测芯片探测到温度信号时，将压力信号和温度信号传递到ASIC芯片, ASIC芯片上的模数转换器将接收的模拟信号转换成数字信号，并将放大后的数字信号传递给单片机，单片机通过处理后输出当前的压力值和温度值，增加了温度检测芯片，能够对MEMS传感器芯片的工作环境的温度进行实时监控。
作为本发明的一种实施例，还包括为MEMS传感器芯片2、ASIC芯片3以及单片机提供电源的电源模块。
作为本发明的一种实施例，还包括与单片机连接的报警模块和无线通信模块，通过单片机可预设最大压力值，当检测到压力值大于预设最大压力值时可启动报警模块，增设无线通信模块可将输出的压力值和温度值传送到远程监控平台，实现压力值得远程监控。
作为本发明的一种实施例，所述封装壳体1外部两侧设有金属引脚7。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于MEMS传感器的压力变送器，其特征在于：包括封装壳体、用来探测压力信号的MEMS传感器芯片、具有若干电路模块的ASIC芯片、用来探测温度信号的温度检测芯片以及对所探测的信号作出处理的单片机，所述封装壳体的内腔底部设有陶瓷线路板，所述MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及温度检测芯片固定在陶瓷线路板上，所述封装壳体的顶部设有若干通风孔，所述通风孔的直径由封装壳体的内部向外部逐渐减小，所述MEMS传感器芯片、温度检测芯片通过陶瓷线路板和ASIC芯片电性连接，所述ASIC芯片通过电路与封装壳体外的单片机电性连接。
2.根据权利要求1中所述的基于MEMS传感器的压力变送器，其特征在于：所述ASIC芯片上设有模数转换器和放大器。
3.根据权利要求1中所述的基于MEMS传感器的压力变送器，其特征在于：还包括为MEMS传感器芯片、ASIC芯片以及单片机提供电源的电源模块。
4.根据权利要求1中所述的基于MEMS传感器的压力变送器，其特征在于：还包括与单片机连接的报警模块和无线通信模块。
5.根据权利要求1中所述的基于MEMS传感器的压力变送器，其特征在于：所述封装壳体外部两侧设有金属引脚。
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