CN111157165A - 一种mcs压力传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种MCS压力传感器及其制备方法，在本发明实施例中，粘接胶层均匀涂覆，并且在工序中增加了依据一定的温度、一定的时间、一定的压力、一定的真空度按压工序，进一步避免了上述粘接胶层不均匀一致时所产生的性能下降问题；把金属箔片刻蚀成一个个惠斯通电桥；以大于惠斯通电桥所在区域为单元分割弹性钢板和金属箔的粘接体获得弹性体，把分割下来的带有惠斯通电桥的弹性体焊接在中空柱状结构圆环上，即得到MCS压力传感器。

Description

一种MCS压力传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，特别是涉及一种MCS压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器主要用于测量流体的压力、液位、差压、流量或重量，并广泛应用于现代生活、工业控制、汽车、石油化工、船舶、航空航天等诸多领域。目前市场上在生产压力传感器时，先取到柱状金属棒材，将柱状金属棒材进行切割，得到预定长度的金属棒，在金属棒的端面加工盲孔，上述盲孔底部的厚度为0.1mm～10mm，之后在金属棒未加工盲孔的端面上涂胶，将与金属棒端面形状适配的已经刻蚀成惠斯通电桥的金属箔片(应变计)粘接在金属棒的端面上，至此，完成压力传感器的制备。

但是，现有的压力传感器制备方法中，存在以下问题，首先在金属棒上加工盲孔，其产生的机械应力很难在短时间内消除，进而导致压力传感器的精度差、漂移大；其次，在金属棒的端面上刷胶，胶在金属棒端面的均匀性较差，而且很难对粘接金属棒和惠斯通电桥之间的粘接力进行的量化测试和控制，进而也对压力传感器的精度和一致性产生影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种MCS压力传感器及其制备方法，以解决现有技术中压力传感器一致性差、精度低、成本高的问题。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器，包括：弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥、中空柱状结构圆环；

所述金属箔片粘接在所述弹性钢板的第一板面上；所述惠斯通电桥是通过刻蚀所述金属箔片形成的；所述弹性钢板的第二板面与所述中空柱状结构圆环焊接连接；

所述弹性钢板的板面形状为长方形、正方形、多边形或圆形中的任意一种；

所述金属箔片与所述弹性钢板采用粘接胶粘接连接；所述金属箔片的形状与所述弹性钢板的形状相似，所述金属箔片的周边尺寸大于所述弹性钢板的周边尺寸1mm～5mm；

所述惠斯通电桥位于特定的虚拟圆内，所述虚拟圆的圆心与所述惠斯通电桥的中心同心；所述虚拟圆的圆心位于所述中空柱状结构圆环的轴心线上。

可选的，所述金属箔片为康铜箔、镍铬箔、铂钨箔中的任意一种。

可选的，所述弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm。

可选的，所述金属箔片的厚度为2.0μm～5.0μm。

第二方面，一种MCS压力传感器的制备方法，包括：

获取弹性钢板，其中所述弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm；

在所述弹性钢板的第一板面上涂覆粘接胶，所述粘接胶均匀涂覆在所述第一板面上；

将金属箔片粘接在所述弹性钢板的第一板面上；

按压所述弹性钢板和所述金属箔片，以使所述粘接胶均匀充斥在所述弹性钢板的第一板面与所述金属箔片之间；

将所述金属箔片刻蚀成至少一个压力传感器所需的惠斯通电桥；

以独立的惠斯通电桥所在区域为中心切割所述弹性钢板和金属箔片的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥的弹性体；其中，所述弹性体包括弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥；

获取金属板材，所述金属板材的厚度为0.5mm-20mm；

在所述金属板材的板面上加工多个通孔，其中各所述通孔的轴线均垂直于所述金属板材的板面；

以所述通孔的圆心为中心，切割所述金属板材，获得至少一个中空柱状结构圆环；

将所述弹性体中的弹性钢板与所述中空柱状结构圆环的端部焊接连接，得到MCS压力传感器；其中，所述弹性钢板的板面尺寸与所述中空柱状结构圆环的端部尺寸适配。

可选的，按压所述弹性钢板和所述金属箔片，以使所述粘接胶均匀充斥在所述弹性钢板的第一板面和金属箔片之间；

将所述涂覆过粘接胶的弹性钢板和金属箔片叠在一起放置在层压机或硫化机的平台上；

对所述涂覆过粘接胶的弹性钢板和金属箔片进行加热、加压，并且在真空环境下持续预定时间，直到所述弹性钢板与所述金属箔片可靠地粘接在一起。

可选的，在所述金属箔片上均匀刻蚀至少一个惠斯通电桥，把粘接在弹性钢板上的金属箔片均匀刻蚀成一个个独立的惠斯通电桥。

可选的，以独立的惠斯通电桥所在区域为中心切割所述弹性钢板和金属箔片的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥的弹性体包括：

以惠斯通电桥的中心为中心、外围尺寸大于惠斯通电桥的外围尺寸分割弹性钢板和金属箔的粘接体，形成一个个带惠斯通电桥的弹性体；其中，所述弹性体的外形为圆柱体。

本发明实施例提供的一种MCS压力传感器，包括弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥；在制备过程中，制作具有预设厚度弹性钢板的弹性体，并将中空柱状结构圆环与弹性体焊接在一起，得到MCS压力传感器，在同一批次的MCS压力传感器中，弹性体的厚度保持一致，加工精度高，在弹性体精度高的前提下，得到的MCS压力传感器的精度高。在实际应用中，本发明提供的MCS压力传感器克服了利用现有工艺制备的压力传感器一致性差、精度低、成本高的问题。另一方面，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器的制备方法，获取弹性钢板，其中弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm，具体的厚度可以根据MCS压力传感器对弹性体厚度的要求而定；在弹性钢板的第一板面上涂覆粘接胶，粘接胶均匀涂覆在第一板面上；将金属箔片粘接在弹性钢板的第一板面上；按压弹性钢板和金属箔片，以使粘接胶均匀充斥在弹性钢板的第一板面与金属箔片之间，该工序可以有效保证粘接胶层的均匀性，在MCS压力传感器的使用过程中，弹性钢板最先受到压力，在弹性钢板受到压力时，将压力传递至粘接胶层，如果粘接胶层不均匀一致，粘接胶层向惠斯通电桥传递的压力就会存在偏差，进而导致MCS压力传感器的检测精度差。然而，在本发明实施例中，粘接胶层均匀涂覆，并且在工序中增加了以一定的温度、一定的时间、一定的压力、一定的真空度按压工序，进一步避免了上述粘接胶层不均匀、一致性差所产生的问题，将中空柱状结构圆环直接焊接在上述弹性体上，制得的MCS压力传感器，无需在金属棒的端面加工盲孔，从根本上解决了现有技术中，MCS压力传感器精度受盲孔精度和机械应力的影响，进而提高MCS压力传感器的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种MCS压力传感器的工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的一种MCS压力传感器制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

为了解决现有技术中压力传感器一致性差、精度低、成本高的问题，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器及其制备方法。

第一方面，请参见图1，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器，包括：弹性钢板1、金属箔片2、粘接胶3、惠斯通电桥4、中空柱状结构圆环8；

所述金属箔片2粘接在所述弹性钢板1上；所述惠斯通电桥4是通过刻蚀所述金属箔片2得到的，所述弹性钢板1的第二板面与所述中空柱状结构圆环8焊接连接；

所述MCS压力传感器的形状为圆柱体；

所述金属箔片2与所述弹性钢板1通过粘接胶3粘接连接；所述金属箔片2的形状与所述弹性钢板1的形状相似；

所述惠斯通电桥4位于特定的虚拟圆内，所述虚拟圆的圆心与所述惠斯通电桥4的中心同心；所述虚拟圆的圆心位于所述中空柱状结构圆环8的轴心线上。

进一步的，所述金属箔片2为康铜箔、镍铬箔、铂钨箔中的任意一种。

进一步的，所述弹性钢板1的厚度范围为0.1mm～10mm。

进一步的，所述金属箔片2的厚度为2.0μm～5.0μm。

具体的，本发明实施例提供的一种MCS压力传感器，包括：弹性钢板1、金属箔片2、粘接胶3、惠斯通电桥4、中空柱状结构圆环8；在制备过程中，制作具有预设厚度弹性钢板1的弹性体5，同一批次的MCS压力传感器中，弹性体5的厚度保持一致，加工精度高，在弹性体5精度高的前提下，得到的MCS压力传感器的精度高，在弹性钢板1的板面上焊接有中空柱状结构圆环8，且上述中空柱状结构圆环8可以根据用户需求自行设置参数，例如，中空柱状结构圆环8的内径大小，中空柱状结构圆环8的侧壁厚度，以符合用户需求；在实际应用中，本发明提供的MCS压力传感器克服了利用现有工艺制成的压力传感器一致性差、精度低、成本高的问题。

第二方面，请参见图1、图2，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器的制备方法，包括：

S101.获取弹性钢板1，其中所述弹性钢板1的厚度范围为0.1mm～10mm；

S102.在所述弹性钢板1的第一板面上涂覆粘接胶3，所述粘接胶3均匀涂覆在所述第一板面上；

S103.将金属箔片2粘接在所述弹性钢板1的第一板面上；

S104.按压所述弹性钢板1和所述金属箔片2，以使所述粘接胶3均匀充斥在所述弹性钢板1的第一板面与所述金属箔片2之间；

S105.将所述金属箔片2刻蚀成至少一个惠斯通电桥4；

S106.以独立的惠斯通电桥4所在区域为中心切割所述弹性钢板1和金属箔片2的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥4的弹性体5，其中，所述弹性体5包括弹性钢板1、金属箔片2、粘接胶3、惠斯通电桥4；

S107.获取金属板材6，所述金属板材6的厚度为0.5mm-20mm；

S108.在所述金属板材6的板面上加工多个通孔7，其中各所述通孔7的轴心线均垂直于所述金属板材6的板面；

S109.以所述通孔7的圆心为中心，切割所述金属板材6，获得至少一个中空柱状结构圆环8；

S110.将所述弹性体5焊接在所述中空柱状结构圆环8的端部，得到MCS压力传感器；其中，所述弹性钢板1的板面尺寸与所述中空柱状结构圆环8的端部尺寸适配。

需要说明的是，现有的MCS压力传感器的制备方法为：先取到柱状金属棒材，将柱状金属棒材进行切割，得到预定长度的金属棒，在金属棒的端面加工盲孔，上述盲孔底部的厚度为0.1mm～10mm，之后在金属棒未加工盲孔的端面上涂胶，将与金属棒端面形状适配的已经刻蚀成惠斯通电桥的金属箔片(应变计)粘接在金属棒的端面上，至此，完成压力传感器的制备；现有的MCS压力传感器在制备工艺中，需要加工盲孔，利用机械设备加工盲孔，盲孔的尺寸以及盲孔底部厚度必然会存在误差，引起该误差的原因有机械设备的加工误差、测量工具的测量误差、工装夹具装夹所产生的误差，因此，现有技术中加工盲孔的工艺会对现有的MCS压力传感器的盲孔底部厚度尺寸产生误差影响，在使用现有的MCS压力传感器对管道压力进行检测时，液体流入至盲孔内，对盲孔底部产生压力，盲孔底部将上述压力传递至粘接胶层，粘接胶层在将压力传递至惠斯通电桥，以此来完成MCS压力传感器对管道内液体压力的测量，由于盲孔底部存在误差，即盲孔底部的厚度不均一，盲孔底部传递给粘接胶层的液体压力便存在误差，进而导致惠斯通电桥测量的压力值存在误差，因此，现有的MCS压力传感器的检测精度低。

在本发明实施例提供的MCS压力传感器的制备方法中，摒弃了现有的MCS压力传感器的制备方法，现有技术的方法为在金属棒的端面加工盲孔，之后在金属棒未加工盲孔的端面上涂胶，将与金属棒端面形状适配的已经刻蚀成惠斯通电桥4的金属箔片2(应变计)粘接在金属棒的端面上的制备方法，而本发明实施例提供的方法为制作具有预设厚度弹性钢板1的弹性体5，在同一批次的MCS压力传感器中，弹性体5的厚度保持一致，加工精度高，在弹性体5的弹性钢板1上焊接中空柱状结构圆环8，无需在金属棒的端面加工盲孔，从根本上解决了现有技术中MCS压力传感器精度受盲孔精度的影响的问题，进而提高MCS压力传感器的检测精度。

另一方面，采用本发明实施例提供的MCS压力传感器的制备方法，实现了批量生产，降低了制作成本，且在同一批次的MCS压力传感器中，弹性体5的厚度保持一致，加工精度高，将上述弹性体5与中空柱状结构圆环8焊接后制得的MCS压力传感器，具有良好的精度。

进一步的，按压所述弹性钢板1和所述金属箔片2，以使所述粘接胶3均匀充斥在所述弹性钢板1的第一板面和金属箔片2之间；

将所述涂覆过粘接胶3的弹性钢板1和金属箔片23叠在一起放置在层压机或硫化机的平台上；

对所述涂覆过粘接胶3的弹性钢板1和金属箔片2进行加热、加压，并持续预定时间，直到所述弹性钢板1与所述金属箔片2可靠地粘接在一起。

进一步的，在所述金属箔片2上均匀刻蚀至少一个惠斯通电桥4为：把粘接在弹性钢板1上的金属箔片2均匀刻蚀成一个个独立的惠斯通电桥4。

进一步的，以独立的惠斯通电桥4所在区域为中心切割所述弹性钢板1和金属箔片2的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥4的弹性体5。包括：

以惠斯通电桥4的中心为中心、外围尺寸大于惠斯通电桥4的外围尺寸分割弹性钢板1和金属箔2的粘接体，形成一个个带惠斯通电桥4的弹性体5，其中，所述弹性体5的外形为圆柱体。

本发明实施例提供的一种MCS压力传感器，包括弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥、中空柱状结构圆环；在制备过程中，制作具有预设厚度弹性钢板的弹性体，并将中空柱状结构圆环与弹性体焊接在一起，得到MCS压力传感器，在同一批次的MCS压力传感器中，弹性体的厚度保持一致，加工精度高。在弹性体精度高的前提下，得到的MCS压力传感器的精度高。在实际应用中，本发明提供的MCS压力传感器克服了利用现有工艺制备的压力传感器一致性差、精度低、成本高的问题，另一方面，本发明实施例提供了一种MCS压力传感器的制备方法，获取弹性钢板，其中弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm，具体的厚度可以根据MCS压力传感器对弹性体厚度的要求而定；在弹性钢板的第一板面上涂覆粘接胶，粘接胶均匀涂覆在第一板面上；将金属箔片粘接在弹性钢板的第一板面上；按压弹性钢板和金属箔片，以使粘接胶均匀充斥在弹性钢板的第一板面与金属箔片之间，该工序可以有效保证粘接胶层的均匀性。把粘接在弹性钢板的金属箔片刻蚀成一个个的惠斯通电桥。在MCS压力传感器的使用过程中，弹性钢板最先受到压力，在弹性钢板受到压力时，将压力传递至粘接胶层，如果粘接胶层不均匀一致，粘接胶层向惠斯通电桥传递的压力就会存在偏差，进而导致MCS压力传感器的检测精度差。然而，在本发明实施例中，粘接胶层均匀涂覆，并且在工序中增加了以一定的温度、一定的时间、一定的压力、一定的真空度按压工序，进一步避免了上述粘接胶层不均匀一致时所产生的问题，将中空柱状结构圆环直接焊接在上述弹性体上，制得的MCS压力传感器，无需在金属棒的端面加工盲孔，从根本上解决了现有技术中，MCS压力传感器精度受盲孔精度的影响，进而提高MCS压力传感器的检测精度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相似要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相似相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种MCS压力传感器，其特征在于，包括：弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥、中空柱状结构圆环；

所述金属箔片粘接在所述弹性钢板的第一板面上；所述惠斯通电桥是通过刻蚀所述金属箔片形成的；所述弹性钢板的第二板面与所述中空柱状结构圆环焊接连接；

所述弹性钢板的板面形状为长方形、正方形、多边形或圆形中的任意一种；

所述金属箔片与所述弹性钢板采用粘接胶粘接连接；所述金属箔片的形状与所述弹性钢板的形状相似，所述金属箔片的周边尺寸大于所述弹性钢板的周边尺寸1mm～5mm；

所述惠斯通电桥位于特定的虚拟圆内，所述虚拟圆的圆心与所述惠斯通电桥的中心同心；所述虚拟圆的圆心位于所述中空柱状结构圆环的轴心线上。

2.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述金属箔片为康铜箔、镍铬箔、铂钨箔中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的MCS压力传感器，其特征在于，所述金属箔片的厚度为2.0μm～5.0μm。

5.一种MCS压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：

获取弹性钢板，其中所述弹性钢板的厚度范围为0.1mm～10mm；

在所述弹性钢板的第一板面上涂覆粘接胶，所述粘接胶均匀涂覆在所述第一板面上；

将金属箔片粘接在所述弹性钢板的第一板面上；

按压所述弹性钢板和所述金属箔片，以使所述粘接胶均匀充斥在所述弹性钢板的第一板面与所述金属箔片之间；

将所述金属箔片刻蚀成至少一个压力传感器所需的惠斯通电桥；

以独立的惠斯通电桥所在区域为中心切割所述弹性钢板和金属箔片的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥的弹性体；其中，所述弹性体包括弹性钢板、金属箔片、粘接胶、惠斯通电桥；

获取金属板材，所述金属板材的厚度为0.5mm-20mm；

在所述金属板材的板面上加工多个通孔，其中各所述通孔的轴心线均垂直于所述金属板材的板面；

以所述通孔的圆心为中心，切割所述金属板材，获得至少一个中空柱状结构圆环；

将所述弹性体中的弹性钢板与所述中空柱状结构圆环的端部焊接连接，得到MCS压力传感器；其中，所述弹性钢板的板面尺寸与所述中空柱状结构圆环的端部尺寸适配。

6.根据权利要求5所述的MCS压力传感器的制备方法，其特征在于，按压所述弹性钢板和所述金属箔片，以使所述粘接胶均匀充斥在所述弹性钢板的第一板面和金属箔片之间；

将所述涂覆过粘接胶的弹性钢板和金属箔片叠在一起放置在层压机或硫化机的平台上；

对所述涂覆过粘接胶的弹性钢板和金属箔片进行加热、加压，并且在真空环境下持续预定时间，直到所述弹性钢板与所述金属箔片可靠地粘接在一起。

7.根据权利要求5所述的MCS压力传感器的制备方法，其特征在于，把粘接在弹性钢板上的金属箔片均匀刻蚀成至少一个独立的惠斯通电桥。

8.根据权利要求5所述的MCS压力传感器的制备方法，其特征在于，以独立的惠斯通电桥所在区域为中心切割所述弹性钢板和金属箔片的粘接体，获得至少一个含有惠斯通电桥的弹性体，包括：

以惠斯通电桥的中心为中心、外围尺寸大于惠斯通电桥的外围尺寸分割弹性钢板和金属箔的粘接体，形成一个个带惠斯通电桥的弹性体；其中，所述弹性体的外形为圆柱体。

Images