CN113848002B - 压力传感器的测试工装、测试装置 - Google Patents

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CN113848002B CN202111124525.2A CN202111124525A CN113848002B CN 113848002 B CN113848002 B CN 113848002B CN 202111124525 A CN202111124525 A CN 202111124525A CN 113848002 B CN113848002 B CN 113848002B
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Abstract

本申请公开了一种压力传感器的测试工装、测试装置。该压力传感器的测试工装包括：底板，所述底板为矩形件；上盖，所述上盖与所述底板配合限定有容纳腔，所述上盖上设有安装孔，温度传感器穿过所述安装孔并伸入所述容纳腔内；多个测试座，多个所述测试座位于所述容纳腔，且每个所述测试座分别靠近所述底板的一个顶角，所述测试座承载有待测压力传感器，所述测试座靠近所述底板的一侧设有测试PCB板，所述测试PCB板与所述待测压力传感器电连接，伸入所述容纳腔内的所述温度传感器能够采集所述待测压力传感器的温度信息。

Description

压力传感器的测试工装、测试装置
技术领域
本申请涉及压力传感器技术领域，更具体地，涉及一种压力传感器的测试工装、测试装置。
背景技术
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境涉及航空航天、军工、石化、油井、智能建筑、生产自控、水利水电、铁路交通、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，目前市面上压力传感器大都采用MEMS(Microelectromechanical Systems)压力传感器以达到微型化需求。
MEMS压力传感器是具有电源、接口电路、执行器、微型传感器和信号处理的微型的机电系统。具有体积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性高、技术附加值高，适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点,它可以使用在制作工艺和电路设计上,低成本而高精度地进行大量的生产。
MEMS压力传感器是一种薄膜元件，受到压力时会产生变形，常常通过压阻或者电容的形式将形变转化为电信号，再经过过转换元件和转换电路，输出与压力成线性关系的电流或者电压信号。
其中压阻式透过桥式传感器电路去调整其信号并透过内部的校正算法才能完成压力量测。MEMS压阻式压力传感器的输出特性易受压力及温度的影响，所以量测装置的影响也会比较大。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种压力传感器的测试工装的新技术方案。
本申请的又一个目的是提供一种压力传感器的测试装置。
根据本申请的第一方面，提供了一种压力传感器的测试工装，包括：底板；上盖，所述上盖与所述底板配合限定有容纳腔，所述上盖上设有安装孔，温度传感器穿过所述安装孔并伸入所述容纳腔内；多个测试座，多个所述测试座位于所述容纳腔，且每个所述测试座分别靠近所述底板的一个顶角，所述测试座承载有待测压力传感器，所述测试座靠近所述底板的一侧设有测试PCB板，所述测试PCB板与所述待测压力传感器电连接，伸入所述容纳腔内的所述温度传感器能够采集所述待测压力传感器的温度信息。
根据本申请的一个实施例，所述上盖为一体成型件。
根据本申请的一个实施例，所述待测压力传感器为微机电压阻式压力感测器。
根据本申请的一个实施例，所述的压力传感器的测试工装还包括：密封圈，所述密封圈位于所述底板和所述上盖中间，且位于所述容纳腔的外侧。
根据本申请的一个实施例，所述上盖和所述底板的外轮廓分别为矩形，所述测试工装还包括：两排固定件，两排所述固定件分别设于所述上盖的长度方向的两侧，每排所述固定件包括多个沿所述上盖的宽度方向延伸的固定元件，每个所述固定元件分别与所述上盖和所述底板连接。
根据本申请的一个实施例，所述安装孔包括第一通孔和第二通孔，所述上盖包括：本体，所述本体的第一侧设有第一凹槽，所述本体的第二侧设有第二凹槽；第一凸起，所述第一凸起设于所述第一凹槽，所述第一凸起上设有所述第一通孔；第二凸起，所述第二凸起设于所述第二凹槽且与所述测试座配合连接，所述第二凸起与所述第一凸起相对设置且设有所述第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔相互连通。
根据本申请的一个实施例，所述第一凸起为矩形件，所述第二凸起为圆台件，沿着从所述上盖向所述底板的方向，所述第二凸起的横截面的尺寸逐渐缩小。
根据本申请的第二方面，还提供了一种压力传感器的测试装置，包括：测试工装，所述测试工装为根据上述任一实施例所述的压力传感器的测试工装；温度传感器，所述温度传感器的端部穿过安装孔伸进容纳腔，且与待测压力传感器的位置相对应。
根据本申请的一个实施例，所述温度传感器为四线电阻的铠装铂电阻。
根据本申请的一个实施例，所述温度传感器包括：测温端部，所述测温端部为柱形件，所述测温端部的第一端穿过所述安装孔伸入所述容纳腔；连接部，所述连接部为柱形件，所述连接部的第一端与所述测温端部的第二端连接；限位部，所述限位部位于所述上盖背向所述底板的一侧，所述限位部套设于所述连接部的外周且与所述连接部螺纹连接，所述限位部的径向尺寸大于所述安装孔的径向尺寸；保护管，所述保护管与所述限位部连接。
根据本公开的一个实施例，通过缩小容纳腔的体积，可排除其他不确定的因素,让温度更加的稳定，使温度传感器测量得到的温度信息更加准确。并且还能够使压力趋于更稳定，减小压力外泄的情况，改善上盖和底板之间的密封性。此外，上盖和底板之间的密封性也因为容纳腔的体积变小后，每单位待测压力传感器受到上盖和底板密封的力道更加靠近而加强容纳腔的密封性。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请提供的压力传感器的测试工装的上盖的一个角度的立体结构示意图；
图2是本申请提供的压力传感器的测试工装的上盖的又一个角度的立体结构示意图；
图3是本申请提供的压力传感器的测试工装的上盖的俯视图；
图4是图3中线A-A的剖面图；
图5是图3中线B-B的剖面图；
图6是本申请提供的压力传感器的测试工装的底板的俯视图；
图7是图6中线C-C的剖面图；
图8是图6中线D-D的剖面图；
图9是根据本申请提供的压力传感器的测试工装的温度传感器的局部结构示意图；
图10是根据本申请提供的压力传感器的测试工装的温度传感器的局部结构示意图。
附图标记
底板10；
上盖20；安装孔21；第一通孔211；第二通孔212；本体22；第一凸起23；第二凸起24；第一凹槽25；第二凹槽26；
温度传感器200；测温端部201；连接部202；限位部203；保护管204；电阻体205；引线206；绝缘氧化镁207；保护套208。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面结合附图描述本申请实施例的压力传感器的测试工装。
如图1至图10所示，根据本申请实施例的压力传感器的测试工装包括底板10、上盖20和测试座。
具体而言，底板10为矩形件，上盖20与底板10配合限定有容纳腔，上盖20上设有安装孔21，温度传感器200穿过安装孔21并伸入容纳腔内，多个测试座位于容纳腔，且每个测试座分别靠近底板10的一个顶角，测试座承载有待测压力传感器，测试座靠近底板10的一侧设有测试PCB板，测试PCB板与待测压力传感器电连接，伸入容纳腔内的温度传感器200能够采集待测压力传感器的温度信息。
换言之，根据本申请实施例的压力传感器的测试工装主要由底板10、上盖20和测试座组成，其中底板10能够起到支撑的作用。底板10为矩形件，底板10具有四个顶角。上盖20可安装于底板10的一侧，例如安装在上盖20的上方。在上盖20上可设置有安装孔21，可以将温度传感器200安装在上盖20上。具体地，可以将温度传感器200的测温端部201穿过安装孔21伸进容纳腔，并靠近待测压力传感器，即能够采集待测压力传感器的温度信息。
需要说明的是，在上盖20和底板10之间还设置有测试座，在底板10和测试座之间还设有测试PCB板。测试PCB板与待测压力传感器导通。在对待测压力传感器的实验过程中，温度的量测值会影响到压力值，所以量测时温度的准确性特別重要。
在本申请中，测试座的数量为多个，多个测试座位于容纳腔内。每个测试座分别靠近底板10的一个顶角。通过限定每个测试座与顶角之间的位置关系，能够限定容纳腔的体积在预设的范围内，即能够提高实验过程中温度的稳定性。并且，还能够使容纳腔内的压力更加稳定。
由此，根据本申请实施例的压力传感器的测试工装通过缩小容纳腔的体积，可让温度更加的稳定，使温度传感器200测量得到的温度信息更加准确。并且还能够使压力趋于更稳定，减小压力外泄的情况，改善上盖20和底板10之间的密封性。此外，上盖20和底板10之间的密封性也因为容纳腔的体积变小后，每单位待测压力传感器受到上盖20和底板10密封的力道更加靠近而加强容纳腔的密封性。
此外，在容纳腔的容积减小的基础上，可以将上盖20和底板10的尺寸也缩小。缩小后的整体设计处理可以在调整或更换过程中更加快速地操作外，也有利于稳定性和可靠性。
在可选地实施例中，上盖20和底板10的外轮廓相同，均为矩形。矩形的长度为180mm-200mm，例如188mm。两个待测压力传感器沿长边的方向的间隔为60mm-70mm，例如66.5mm。每个待测压力传感器距离矩形的长边的间距可以为35mm-40mm，例如38.5mm。在固定上盖20和底板10时，可以分别在上盖20和底板10上开设螺丝孔。且螺丝孔较为靠近矩形的宽边的边缘，且离宽边的边缘的距离为12mm-13mm，例如12.75mm。矩形的宽度可以为125mm-140mm，例如132mm。两个待测压力传感器沿宽边的方向的间隔为50mm-60mm，例如53.5mm。每个待测压力传感器距离宽边的间距可以为60mm-70mm，例如65.5mm。需要说明的是，在计算待测压力传感器与参考位置之间的距离时，参考待测压力传感器的中心位置，例如几何中心或者重心。
根据本申请的一个实施例，测试座的数量为四个，每个测试座对应4个待测压力传感器。四个测试座与四个顶角一一对应，每个测试座对应一个顶角。例如，测试座可为SOCKET治具，4个SOCKET治具可放置16颗待测压力传感器。即如图1和图2所示，安装孔21的数量也为四个。可选地，底板10为矩形。四个测试座相对于底板的中心对称。每个测试座与对应的长边之间的距离相同。例如，四个测试座分为两组，每组包括两个测试座。两组测试座沿宽边的延伸方向间隔开分布。每组测试座中的两个测试座沿长边间隔开分布。每组测试座中的每个测试座与靠近的长边之间的距离相同。可选地，每两个测试座之间的距离相同。
可选地，上盖20为一体成型件。在装配时，可以将温度传感器200直接安装在上盖20上，并将上盖20安装在底板10上即可。通过采用一体成型的上盖20，能够简化装配工艺，降低生产成本。此外，还能够减小将不同的零件组合在一起形成上盖20的过程中，产生的不确定性造成的压力或温度的不稳定性。
在本申请的一些具体实施方式中，待测压力传感器为微机电压阻式压力感测器，即MEMS压阻式压力感测器，具有体积小、应用范围广等优点。
可选地，压力传感器的测试工装还包括密封圈，密封圈位于底板10和上盖20中间，且位于容纳腔的外侧。通过设置密封圈能够改善底板10和上盖20之间的密封性，避免压力外泄。
根据本申请的一个实施例，如图3至图8所示，上盖20和底板10的外轮廓分别为矩形，测试工装100还包括两排固定件，两排固定件分别设于上盖20的长度方向的两侧，每排固定件包括多个沿上盖20的宽度方向延伸的固定元件，每个固定元件分别与上盖20和底板10连接。
可选地，固定件包括六个固定元件。固定元件为螺丝，每个螺丝可以为机械螺丝，牙距可以为0.8mm。在上盖20的左端设置有三个螺丝，该三个螺丝沿上盖20的宽度方向间隔开分布。在上盖20的右端设置有三个螺丝，在此不作赘述。通过采用六个螺丝锁紧，让每单位的待测压力传感器受到上盖20和底板10密封的力道(螺丝逼紧后)更加靠近，进一步避免容纳腔内的压力外泄。
在本申请的一些具体实施方式中，如图1、图2和图4所示，安装孔21包括第一通孔211和第二通孔212，上盖20包括：本体22、第一凸起23和第二凸起24。
具体地，本体22的第一侧设有第一凹槽25，本体22的第二侧设有第二凹槽26，第一凸起23设于第一凹槽25，第一凸起23上设有第一通孔211，通过设置第一凹槽25，并在第一凹槽25内设置第一凸起23，有利于缩小整体体积。例如，本体22沿水平方向延伸，底板10位于本体22的下方。本体22的上端面设置有第一凹槽25，在第一凹槽25的底壁上设有第一凸起23，第一凸起23沿上下方向延伸。第一凸起23的高度可以不超过第一凹槽25的深度，从而缩小了整体体积。
第二凸起24设于第二凹槽26且与测试座配合连接，第二凸起24与第一凸起23相对设置且设有第二通孔212，第二通孔212与第一通孔211相互连通。例如，上盖20的下方设置有底板10，在本体22的上端面设置有第一凹槽25，在本体22的下端面设置有第二凹槽26。在第二凹槽26内设置有第二凸起24，第二凸起24和第一凸起23正对设置，有利于第一通孔211和第二通孔212正对设置且相互连通。在安装温度传感器200时，可以将测温端部201的端部向下依次插接进第一通孔211和第二通孔212。
根据本申请的一个实施例，如图1、图2和图4所示，第一凸起23为矩形件，有利于安装温度传感器200。第二凸起24为圆台件，沿着从上盖20向底板10的方向，第二凸起24的横截面的尺寸逐渐缩小，有利于其与测试座相配合。
本申请还公开了一种压力传感器的测试装置，包括：测试工装100和温度传感器200。
具体地，测试工装100为根据上述任一实施例的压力传感器的测试工装，温度传感器200的端部穿过安装孔21伸进容纳腔，且与待测压力传感器的位置相对应。
可选地，如图9所示，温度传感器200为四线电阻的铠装铂电阻。也就是说，本申请的温度传感器200采用四线制量测温度，测量结果更加准确，精度更高。温度传感器200具有四根导线，其中两根用于承载检测电流，两根用于测量待测压力传感器上的电压。
此外，如图9所示，本申请的铠装铂电阻由电阻体205、引线206、绝缘氧化镁207及保护套208管整体拉制而成,顶部焊接铂电阻,产品结构复杂,比普通的装配式铂电阻的响应速度更快,抗震性能更好,测温范围更宽。
下面通过对不同的温度传感器200在不同的温度环境，得到精度公差数据，结果如下表1所示。其中需要说明的是，国际标准规定有四个精度等级，分别为B级、A级、1/3DIN和1/10DIN。在表1中选择三个等级精度公差进行比较。根据本申请的一个实施例，采用的温度传感器为四线电阻的铠装铂电阻，属于1/3DIN这一个精度的感测器。从表1可以看出，在本申请采用四线电阻的铠装铂电阻时，具有测量精度更高的优点。
表1
温度℃/温度误差℃ B级 A级 (1/3DIN)级
-200℃ 1.30℃ 0.55℃ 0.39℃
-150℃ 1.05℃ 0.45℃ 0.23℃
-100℃ 0.80℃ 0.35℃ 0.15℃
-90℃ 0.75℃ 0.33℃ 0.14℃
-80℃ 0.70℃ 0.31℃ 0.13℃
-70℃ 0.65℃ 0.29℃ 0.12℃
-60℃ 0.60℃ 0.27℃ 0.11℃
-50℃ 0.55℃ 0.25℃ 0.10℃
-40℃ 0.50℃ 0.23℃ 0.10℃
-30℃ 0.45℃ 0.21℃ 0.09℃
-20℃ 0.40℃ 0.19℃ 0.09℃
-10℃ 0.37℃ 0.17℃ 0.08℃
0℃ 0.30℃ 0.15℃ 0.08℃
10℃ 0.35℃ 0.17℃ 0.09℃
20℃ 0.40℃ 0.19℃ 0.10℃
30℃ 0.45℃ 0.21℃ 0.11℃
40℃ 0.50℃ 0.23℃ 0.12℃
50℃ 0.55℃ 0.25℃ 0.13℃
60℃ 0.60℃ 0.27℃ 0.14℃
70℃ 0.65℃ 0.29℃ 0.16℃
80℃ 0.70℃ 0.31℃ 0.17℃
90℃ 0.75℃ 0.33℃ 0.18℃
100℃ 0.80℃ 0.35℃ 0.19℃
110℃ 0.85℃ 0.37℃ 0.20℃
120℃ 0.90℃ 0.39℃ 0.21℃
130℃ 0.95℃ 0.41℃ 0.22℃
140℃ 1.00℃ 0.43℃ 0.24℃
150℃ 1.05℃ 0.45℃ 0.25℃
160℃ 1.10℃ 0.47℃ 0.26℃
170℃ 1.15℃ 0.49℃ 0.27℃
180℃ 1.20℃ 0.51℃ 0.29℃
190℃ 1.25℃ 0.53℃ 0.30℃
200℃ 1.30℃ 0.55℃ 0.31℃
根据本申请的一个实施例，如图10所示，温度传感器200包括：测温端部201、连接部202、限位部203和保护管204。
具体地，测温端部201为柱形件，测温端部201的第一端穿过安装孔21伸入容纳腔。测温端部201靠近待测压力传感器，且与待测压力传感器之间间隔开设置。由于测温端部201的材质较硬，因此测温端部201需要通过连接部202等结构锁在上盖20上，不仅实现对于测温端部201的安装、固定，还实现对于测温端部201的限位。可选地，测温端部201的长度为30mm。
连接部202为柱形件，连接部202的第一端与测温端部201的第二端连接，限位部203位于上盖20背向底板10的一侧，限位部203套设于连接部202的外周且与连接部202螺纹连接。由于限位部203与连接部202螺纹连接，因此旋转限位部203即能够实现限位部203在连接部202上的位置的调整，进而实现对于测温端部201伸进容纳腔的长度进行调节。可选地，限位部203为M5螺母，且牙距为0.8mm。
由于限位部203的径向尺寸大于安装孔21的径向尺寸，因此限位部203会保持在上盖20的外侧，不会穿过安装孔21进入到容纳腔内部。保护管204与限位部203连接。可选地，保护管204的直径为3mm。
也就是说，随着容纳腔的体积减小，温度传感器200也可以随之进行改进。通过改善温度传感器200，能够提高检测精度。
总而言之，根据本发明实施例的压力传感器的测试工装，不仅能够提高温度测量精度，还能够避免压力外泄，提高压力传感器的测试结果的准确度。
虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种压力传感器的测试工装，其特征在于，包括：
底板，所述底板为矩形件；
上盖，所述上盖与所述底板配合限定有容纳腔，所述上盖上设有安装孔，温度传感器穿过所述安装孔并伸入所述容纳腔内，所述安装孔包括第一通孔和第二通孔；
多个测试座，多个所述测试座位于所述容纳腔，且每个所述测试座分别靠近所述底板的一个顶角，所述测试座承载有待测压力传感器，所述测试座靠近所述底板的一侧设有测试PCB板，所述测试PCB板与所述待测压力传感器电连接，伸入所述容纳腔内的所述温度传感器能够采集所述待测压力传感器的温度信息；
所述上盖包括：
本体，所述本体的第一侧设有第一凹槽，所述本体的第二侧设有第二凹槽；
第一凸起，所述第一凸起设于所述第一凹槽，所述第一凸起上设有所述第一通孔，所述第一凸起为矩形件；
第二凸起，所述第二凸起设于所述第二凹槽且与所述测试座配合连接，所述第二凸起与所述第一凸起相对设置且设有所述第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔相互连通，所述第二凸起为圆台件，沿着从所述上盖向所述底板的方向，所述第二凸起的横截面的尺寸逐渐缩小。
2.根据权利要求1所述的压力传感器的测试工装，其特征在于，所述上盖为一体成型件。
3.根据权利要求1所述的压力传感器的测试工装，其特征在于，所述待测压力传感器为微机电压阻式压力感测器。
4.根据权利要求1所述的压力传感器的测试工装，其特征在于，还包括：
密封圈，所述密封圈位于所述底板和所述上盖中间，且位于所述容纳腔的外侧。
5.根据权利要求1所述的压力传感器的测试工装，其特征在于，所述上盖和所述底板的外轮廓分别为矩形，所述测试工装还包括：
两排固定件，两排所述固定件分别设于所述上盖的长度方向的两侧，每排所述固定件包括多个沿所述上盖的宽度方向延伸的固定元件，每个所述固定元件分别与所述上盖和所述底板连接。
6.一种压力传感器的测试装置，其特征在于，包括：
测试工装，所述测试工装为根据权利要求1-5中任一所述的压力传感器的测试工装；
温度传感器，所述温度传感器的端部穿过安装孔伸进容纳腔，且与待测压力传感器的位置相对应。
7.根据权利要求6所述的压力传感器的测试装置，其特征在于，所述温度传感器为四线电阻的铠装铂电阻。
8.根据权利要求7所述的压力传感器的测试装置，其特征在于，所述温度传感器包括：
测温端部，所述测温端部为柱形件，所述测温端部的第一端穿过所述安装孔伸入所述容纳腔；
连接部，所述连接部为柱形件，所述连接部的第一端与所述测温端部的第二端连接；
限位部，所述限位部位于所述上盖背向所述底板的一侧，所述限位部套设于所述连接部的外周且与所述连接部螺纹连接，所述限位部的径向尺寸大于所述安装孔的径向尺寸；
保护管，所述保护管与所述限位部连接。
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