CN111537568A - 基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器，包括：壳体、湿度引入件、第一湿敏元件、第二湿敏元件、第一电路板以及第二电路板，其中，湿度引入件与壳体相连，湿度引入件中设置有引入腔，第一湿敏元件与第二湿敏元件均位于湿度引入件靠近壳体的一侧，并均与引入腔连通，第一湿敏元件与第一电路板相连，第二湿敏元件与第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。本发明将两个湿敏元件嵌入一个壳体的结构设计，实现对待测湿度信号的双路冗余测量，互不干扰，提高了湿度测量精度，降低产品故障率。本发明通过设置压力隔离腔与压力隔离件可使传感器整体承受高压环境，并具有测量误差小、耐压高、体积小和成本低等特点。

Description

基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器。

背景技术

目前，湿度传感器一般用于大气环境下的湿度测量，并且，目前使用的湿度传感器只有一路信号，这对于一些湿度控制要求高的场合来说具有一定的局限性，为了满足湿度控制要求高的场合，传统方法是安装两个湿度传感器来达到冗余的作用，以实现湿度的测量。但是，由于两个湿度传感器的安装位置不同，有可能会出现测量偏差，另外，对于密闭罐体内湿度的测量，传统湿度传感器无法达到密封要求，这同样会产生较大的偏差。因此，基于此，很有必要提出一种新的湿度传感器，经过结构设计，既可实现双路冗余测量湿度信号，又使得传感器整体可承受高压环境，并具有测量误差小等特点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器。

本发明提供一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器，包括：壳体、湿度引入件、第一湿敏元件、第二湿敏元件、第一电路板以及第二电路板；其中，

所述湿度引入件与所述壳体相连，所述湿度引入件中设置有引入腔；

所述第一湿敏元件与所述第二湿敏元件均位于所述湿度引入件靠近所述壳体的一侧，并均与所述引入腔连通，所述第一湿敏元件与所述第一电路板相连，所述第二湿敏元件与所述第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。

可选的，所述湿度引入件在靠近所述壳体处沿其轴向开设有第一安装槽与第二安装槽，所述第一安装槽内容置有所述第一湿敏元件，所述第二安装槽内容置有所述第二湿敏元件。

可选的，所述第一安装槽在背离所述引入腔的一侧设置有第一固定件，所述第二安装槽在背离所述引入腔的一侧设置有第二固定件；其中，

所述第一湿敏元件沿其厚度方向的一端通过所述第一固定件与所述湿度引入件相连；

所述第二湿敏元件沿其厚度方向的一端通过所述第二固定件与所述湿度引入件相连。

可选的，所述第一固定件和/或所述第二固定件采用胶黏剂固定件。

可选的，所述第一安装槽背离所述第一固定件一侧的底壁还设置有向所述引入腔中心方向延伸的第一阻挡壁；

所述第二安装槽背离所述第二固定件一侧的底壁还设置有向所述引入腔中心方向延伸的第二阻挡壁。

可选的，所述第一电路板和所述第二电路板均安装在所述壳体内，所述湿度传感器还包括压力隔离件；其中，

所述湿度引入件在所述第一湿敏元件与所述第二湿敏元件背离所述引入腔的一侧还设置有压力隔离腔，所述压力隔离件覆盖在所述压力隔离腔背离湿敏元件一侧的开口处。

可选的，所述压力隔离件采用导电压力隔离件；其中，

所述第一湿敏元件通过所述导电压力隔离件与所述第一电路板相连；

所述第二湿敏元件通过所述导电压力隔离件与所述第二电路板相连。

可选的，所述壳体内侧壁上还设置有支架，所述第一电路板和所述第二电路板的端部与所述支架相连。

可选的，所述湿度传感器还包括隔湿件；其中，

所述湿度引入件自所述第一湿敏元件和/或所述第二湿敏元件向所述压力隔离腔一侧设置有湿度隔离孔，以容置所述隔湿件。

可选的，所述隔湿件采用高分子筛。

本发明提供一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器，包括：壳体、湿度引入件、第一湿敏元件、第二湿敏元件、第一电路板以及第二电路板。通过将湿度引入件与壳体相连，以及湿度引入件中设置有引入腔，第一湿敏元件与第二湿敏元件均位于湿度引入件靠近壳体的一侧，并均与引入腔连通，第一湿敏元件与第一电路板相连，第二湿敏元件与第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。本发明通过将两个湿敏元件嵌入一个壳体的结构设计，可实现湿度信号双路冗余测量，互不干扰，降低了产品故障率。并且，本发明的两个湿敏元件安装位置相同，可有效降低测量误差。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器100，包括：壳体110、湿度引入件120、第一湿敏元件130、第二湿敏元件140、第一电路板150以及第二电路板160。其中，湿度引入件120与壳体110相连，湿度引入件120中设置有引入腔121，以将待测环境中湿度引入至引入腔中，第一湿敏元件130与第二湿敏元件140均位于湿度引入件120靠近壳体110的一侧，并均与引入腔121连通，并且，第一湿敏元件130与第一电路板150相连，第二湿敏元件140与第二电路板160相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。

本实施例通过将第一湿敏元件与第二湿敏元件均与引入腔连通，并且分别将第一湿敏元件与第一电路板相连，第二湿敏元件与第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量，提高了测量的准确度，并且当其中一路出现故障的时候，另一路可继续测量待测环境的湿度，不影响正常测量。本实施例通过将两个湿敏元件嵌入一个壳体的结构设计，可实现湿度信号双路冗余测量，两个湿敏元件之间互不干扰，避免了因故障影响湿度的测量，降低了产品故障率。并且，本实施例的两个湿敏元件安装位置相同，可有效降低测量误差。

需要说明的是，对于本实施中的湿度引入件不作具体限定，只要能实现即可以盛装气体或液体，又能承载一定压力的结构即可，例如，接管嘴。当然，也可以选择其他结构的湿度引入件。另外，对于壳体的材质也同样不作具体限定，本实施例采用不锈钢壳体，可通过焊接与湿度引入件连接固定，以起到保护内部结构的作用。

进一步需要说明的是，本实施例对于第一湿敏元件与第二湿敏元件的类型也不作具体限定，例如，可以选择电阻式湿敏元件，也可以选择电容式湿敏元件，具体的，关于电阻式湿敏元件有金属氧化特湿敏电阻元件、硅湿敏电阻元件、陶瓷湿敏电阻元件等，关于电容式湿敏元件通常采用高分子薄膜电容制成，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等，当然，除上述电阻式湿敏元件与电容式湿敏元件之外，对于本领域技术人员来说，还可以选择其他类型的湿敏元件。

具体地，基于目前湿度传感器中只有一个湿敏元件，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性，这样影响湿度的持续测量，因此，本实施例在传感器的中设置有两个湿敏元件，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。示例性的，如图1所示，湿度引入件120在靠近壳体110处沿其轴向开设有第一安装槽122与第二安装槽123，第一安装槽122内容置有第一湿敏元件130，第二安装槽123内容置有第二湿敏元件140。其中，第一安装槽122与第二安装槽123均设置在引入腔121的端部处(朝向壳体的一端)，相当于两个湿敏元件处于相同的位置处，以降低测量误差。

需要说明的是，本示例中的第一安装槽与第二安装槽分别对应于第一湿敏元件与第二湿敏元件，本实施例对上述两个安装槽的结构不作具体限定，只要满足将两个湿敏元件分别容置在其中即可，例如，可以采用一端开口安装槽，相当于在盲孔中安装湿敏元件，也可以采用两端均开口的的安装槽，相当于在通孔中安装湿敏元件，当然，对于通孔包括各种类型，例如，直通孔、台阶孔等其他结构的通孔，对于本领域技术人员来说，可以根据实际需要进行选择，对此不作具体限定。

具体地，本实施将上述两个安装槽均设置为两端均开口的结构，进一步的，为了避免两个湿敏元件从上述安装槽中滑落，本实施例在两个槽的一端还设置有固定件，如图1所示，第一安装槽122在背离所述引入腔121的一侧设置有第一固定件124，第二安装槽123在背离所述引入腔121的一侧设置有第二固定件125。其中，第一湿敏元件130沿其厚度方向的一端通过第一固定件124与湿度引入件120相连，第二湿敏元件140沿其厚度方向的一端通过第二固定件125与湿度引入件120相连。也就是说，当采用两端均开口的安装槽时，其开口的一端用于与引入腔连通，以测量环境中的湿度信号，而另一端采用固定件将各湿敏元件固定在上述各安装槽中。

需要说明的是，对于上述第一固定件与第二固定件的类型不作具体限定，例如，第一固定件和可第二固定件采用胶黏剂固定件，这样既可实现固定各湿敏元件的作用，又操作方便，并且成本较低。

应当理解的是，为了避免两个湿敏元件从上述安装槽中滑落，除了上述示例中在第一安装槽与第二安装槽背离引入腔的一端设置有第一固定件与第二固定件，还可以在其另一端设置固定部件，例如，参考图1，本实施例的第一安装槽122背离第一固定件124一侧的底壁还设置有向引入腔中心方向延伸的第一阻挡壁，第二安装槽123背离第二固定件125一侧的底壁还设置有向引入腔中心方向延伸的第二阻挡壁，以将各湿敏元件阻挡在各安装槽中，既实现了固定的作用又可实现与引入腔连通。这样，本实施例的第一安装槽与第二安装槽相当于台阶孔，在台阶孔的一端设置有台阶，即相当于本实施例的阻挡壁，实现将湿敏元件固定在安装槽中，另一端通过上述各固定件进行固定。也就是说，本实施例分别将两个湿敏元件嵌设在两个台阶孔内。

更进一步的，为了本示例的湿度传感器同时具有双路冗余测量的作用与耐高压的作用，本实施例在两个湿敏元件背离引入腔一侧还设置有压力隔离腔。示例性的，如图1所示，第一电路板150和第二电路板160均安装在壳体110内，湿度传感器100还包括压力隔离件170。其中，湿度引入件120在第一湿敏元件130与第二湿敏元件140背离引入腔121的一侧还设置有压力隔离腔126，压力隔离件170覆盖在压力隔离腔126背离湿敏元件一侧的开口处。也就是说，在两个湿敏元件与两个电路板之间具有压力隔离腔与压力隔离件，并且，通过压力隔离腔与压力隔离件配合作用，可实现维持第一湿敏元件与第二湿敏元件两侧压力达到平衡，并且将压力始终隔离在压力隔离腔中，不对后端壳体中的两个电路板产生影响，以实现本实施例的湿度传感器可以承受高压的环境，进而提高湿度传感器的测量准确度与使用寿命。

需要说明的是，本实施例的压力隔离件采用导电压力隔离件，这样，除了实现隔离压力的作用外，还可实现传输电信号的作用，示例性的，如图1所示，第一湿敏元件130通过导电压力隔离件170与第一电路板150相连，第二湿敏元件140通过导电压力隔离件170与第二电路板160相连。应当理解的是，本实施例的湿度传感器中还包括多个引脚和多跟引线，各引线第一端分别通过跟引脚与相应的湿敏元件相连，各引线的第二端再通过上述导电压力隔离件与相应的电路板连接，以实现电信号的传输。

需要说明的是，对于本实施例的导电压力隔离件不作具体限定，例如，可以采用烧结端子，相应的引线采用烧结端子引线，这样，湿敏元件的电信号通过烧结端子引线传递到后端电路板，介质压力被烧结端子隔离在前端的压力隔离腔中，也就是说，本实施例可基于烧结封装技术在压力隔离腔背离湿敏元件一侧的开口处设置烧结端子，以对压力隔离腔进行封装，进而将传感器前端的湿敏元件与后端的电路板分隔开，提高各部件的使用寿命。当然，对于本领域技术人员来说，还可以选择其他结构的导电压力隔离件，只要能实现隔离压力的作用即可。

进一步的，当压力隔离件采用导电压力隔离件时(例如：烧结端子)，相应的，上述压力隔离腔内有导线的焊点，还有玻璃烧结端子，这样，如果压力隔离腔长期存在高湿环境，势必会影响产品的使用寿命，甚至影响产品电气性能。因此，本实施例的湿度传感器100还包括隔湿件180，如图1所示，湿度引入件120自第一湿敏元件130和/或第二湿敏元件140向压力隔离腔126一侧设置有湿度隔离孔127，以容置隔湿件180。也就是说，本实施例的湿度隔离孔分别连通第一湿敏元件与第二湿敏元件沿引入腔中心方向两侧的腔体环境，即连通引入腔与压力隔离腔，并且，在上述湿度隔离孔127中容置有隔湿件180，以实现第一湿敏元件与第二湿敏元件两侧压力可以平衡，同时避免被测湿气进入压力隔离腔，有利于保护压力隔离件以及后端壳体的电路板，进而使本实施例的湿度传感器使用寿命较长。更进一步的，上述在湿度隔离孔中容置的隔湿件可采用高分子筛，当然，也可以采用其他隔湿件，这样，既可实现阻挡湿度引入件前端引入腔中的湿气进入后端的压力隔离腔中，还可维持第一湿敏元件与第二湿敏元件两侧压力达到平衡。

仍需要说明的是，本实施例对于上述导电压力隔离件、第一电路板以及第二电路板与壳体的固定方式不作具体限定，可以直接将其固定在壳体上，也可以采用其他固定件将其固定。示例性的，由于本实施例上述的压力隔离件采用导电压力隔离件，因此，如图1所示，本实施例在壳体110内侧壁上还设置有支架190，这样，上述导电压力隔离件170的端部夹设在湿度引入件120与支架之间，其中，导电压力隔离件170的端部一侧与湿度引入件120采用焊接连接，端部另一侧通过支架190相连，以确保密封压力隔离腔。也就是说，导电压力隔离件170的端部固定在支架190朝向湿度引入件120的一侧，以实现保护电路板的作用。而第一电路板150和第二电路板160的端部同样与支架190相连，进而固定在壳体110内。应当理解的是，当上述第一电路板与第二电路板为圆形电路板时，其圆周边的端部固定在支架上的台阶上，当上述第一电路板与第二电路板为长方形或者正方形时，其四条边的端部固定在支架上的台阶上，当然，也可以采用其他形状的电路板，对其不作具体限定。

具体的，参考图1，本实施例的第一电路板150圆周边的端部通过胶黏剂固定在压力隔离件170背离压力隔离腔126一侧的支架190台阶上，而第二电路板160圆周边的端部同样通过胶黏剂固定在第一电路板150背离压力隔离件170一侧的支架190台阶上，当然，也可以将第一电路板与第二电路板互换位置进行设置，对此不作具体限定，只要将两个电路板固定在压力隔离件背离压力隔离腔的一侧即可。

应当理解的是，湿度传感器除了上述部件，还应该具有连接器，即第一电路板与第二电路板还连接有连接器，例如，航插连接器，以实现信号传输。

本发明提供的基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器，通过将两个湿敏元件嵌入一个壳体的结构设计，并将第一湿敏元件与第一电路板相连，第二湿敏元件与第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量，两个湿敏元件之间互不干扰，提高了湿度测量精度，并且避免因故障影响湿度的测量，降低了产品故障率。其次，本发明通过设置湿度隔离孔以及隔湿件，可使第一湿敏元件与第二湿敏元件两侧维持压力平衡，同时避免被测湿气进入压力隔离腔。另外，本发明通过设置压力隔离腔与压力隔离件可使传感器整体承受高压环境，并具有测量误差小、耐压高、体积小和成本低等特点。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于烧结封装技术的耐高压双路湿度传感器，其特征在于，包括：壳体、湿度引入件、第一湿敏元件、第二湿敏元件、第一电路板以及第二电路板；其中，

所述湿度引入件与所述壳体相连，所述湿度引入件中设置有引入腔；

所述第一湿敏元件与所述第二湿敏元件均位于所述湿度引入件靠近所述壳体的一侧，并均与所述引入腔连通，所述第一湿敏元件与所述第一电路板相连，所述第二湿敏元件与所述第二电路板相连，以实现对待测湿度信号的双路冗余测量。

2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述湿度引入件在靠近所述壳体处沿其轴向开设有第一安装槽与第二安装槽，所述第一安装槽内容置有所述第一湿敏元件，所述第二安装槽内容置有所述第二湿敏元件。

3.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一安装槽在背离所述引入腔的一侧设置有第一固定件，所述第二安装槽在背离所述引入腔的一侧设置有第二固定件；其中，

所述第一湿敏元件沿其厚度方向的一端通过所述第一固定件与所述湿度引入件相连；

所述第二湿敏元件沿其厚度方向的一端通过所述第二固定件与所述湿度引入件相连。

4.根据权利要求3所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一固定件和/或所述第二固定件采用胶黏剂固定件。

5.根据权利要求3所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一安装槽背离所述第一固定件一侧的底壁还设置有向所述引入腔中心方向延伸的第一阻挡壁；

所述第二安装槽背离所述第二固定件一侧的底壁还设置有向所述引入腔中心方向延伸的第二阻挡壁。

6.根据权利要求1至5任一项所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板均安装在所述壳体内，所述湿度传感器还包括压力隔离件；其中，

所述湿度引入件在所述第一湿敏元件与所述第二湿敏元件背离所述引入腔的一侧还设置有压力隔离腔，所述压力隔离件覆盖在所述压力隔离腔背离湿敏元件一侧的开口处。

7.根据权利要求6所述的湿度传感器，其特征在于，所述压力隔离件采用导电压力隔离件；其中，

所述第一湿敏元件通过所述导电压力隔离件与所述第一电路板相连；

所述第二湿敏元件通过所述导电压力隔离件与所述第二电路板相连。

8.根据权利要求7所述的湿度传感器，其特征在于，所述壳体内侧壁上还设置有支架，所述第一电路板和所述第二电路板的端部与所述支架相连。

9.根据权利要求1至5任一项所述的湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器还包括隔湿件；其中，

所述湿度引入件自所述第一湿敏元件和/或所述第二湿敏元件向所述压力隔离腔一侧设置有湿度隔离孔，以容置所述隔湿件。

10.根据权利要求9所述的湿度传感器，其特征在于，所述隔湿件采用高分子筛。

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