CN204177514U - 一种具有应力环结构的压阻式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有应力环结构的压阻式传感器，包括其内安装有压力座的基座、传感头、电路板和插座，压力座与基座构成的基体内设有引压源孔，引压源孔包括开设在压力座上的第一引压源孔，第一引压源孔的底端形成有弹性受压面，弹性受压面背面上安装传感头，压力座靠近弹性受压面的外壁上设有与基座形成径向分隔的环状的应力槽，应力槽内设有至少一个应力环。本实用新型在原有的应力槽隔离应力传递的基础上，添加隔断、释放应力的应力环，形成多重障碍，有效阻隔了外应力对传感头的影响，提高了传感器的抗外应力能力，减少了高低温热循环对传感器的影响，提高了传感器的测量精度和长期稳定性，为实现产品体积、成本更优化提供条件。

Description

一种具有应力环结构的压阻式传感器

技术领域

本实用新型涉及压阻式传感器技术领域，特别是一种具有应力环结构的压阻式传感器。

背景技术

压阻式传感器是一种通过敏感元件受压变形产生相应的阻值变化，将压力信号转变为电信号的压力传感器，因其价格低、线性特性好，被泛应用于航天航空、石油化工、水利水电、船舶、生产自控等领域。现有的压阻式传感器一般将传感头安装在一体成型的基座上，该结构虽然工艺成熟，但由于整个基座必须采用弹性材料制作，生产成本高，而且，在传感器的使用过程中，一般会通过螺栓拧固或其它方式连接在被测管路中，此时可能会产生外应力，该外应力会通过基座传递给传感头，从而使传感器的测量精度和长期稳定性受到影响，为了解决上述问题，现出现了在一体成型的基座靠近传感头端的外壁上开设有应力槽的压阻式传感器，还出现了一种将一体式基座分成基座和弹性压力座两部分组合连接的压阻式传感器，传感头安装在其弹性压力座上，弹性压力座的近传感头端的外壁上设有与基座形成径向分隔的环状的应力槽，上述应力槽都对传感器在使用安装过程中产生的应力起到隔离作用，提高传感器的测量精度，但该结构在应力槽壁厚较薄或弹性压力座体积较小时，遇到较高温差变动的情况下，其热胀冷缩所产生的应力仍会传递给传感头，对传感器的测量精度和长期稳定性产生一定程度的影响，难以满足要求在体积小情况下，测量精度和长期稳定性更高水平的压阻式传感器。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种具有应力环结构的压阻式传感器，其可减少高低温热循环带来的影响，并能有效提高测量精度和长期稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有应力环结构的压阻式传感器，包括基座、传感头、电路板和插座，所述基座内安装有压力座，压力座与基座构成的基体内设有供外部流体流入的引压源孔，引压源孔包括开设在压力座上的第一引压源孔，第一引压源孔的底端形成有封闭第一引压源孔的弹性受压面，弹性受压面背面上安装所述的传感头，所述压力座靠近弹性受压面的外壁上设有与基座形成径向分隔的环状的应力槽，所述应力槽内设有至少一个应力环。

作为上述技术方案的改进，所述压力座与基座焊接连接。

进一步，所述压力座与基座螺纹连接。

进一步，所述压力座与基座之间采用金属流密封结构连接。

进一步，所述应力环的外径为应力槽的内径的1.5~3.5倍。

进一步，所述应力环的厚度为应力槽与第一引压源孔之间的壁厚的0.5~2倍。

进一步，所述应力环垂直于应力槽的底面。

进一步，所述基座后端设置有凹腔，所述电路板中部设有供传感头穿过的穿孔，电路板安装在凹腔内且与基座之间设置有电路板定位结构，电路板定位结构包括相配合的插柱和电路板定位槽。

进一步，所述插座对应该凹腔设有开口腔，所述基座在凹腔内设有便于开口腔的侧壁插入的环状槽，凹腔的侧壁与开口腔的侧壁形成包边连接结构，电路板朝向开口腔的一面焊接有弹性元件，弹性元件另一端与插座内的插针接触形成电连接，所述插座与基座之间设置有方便弹性元件对准插针的插座定位结构，插座定位结构包括相互配合的定位肋和插座定位槽。

进一步，所述电路板与基座之间设置有隔离垫。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在原有的应力槽隔离应力传递的基础上，添加隔断、释放应力的应力环，形成槽、环配合的特有结构样式，形成多重障碍，有效阻隔了基座与压力座一体后，因螺纹拧紧力、焊接应力、热应力等外力产生的应力对传感头的影响，提高了传感器的抗外应力能力，减少了高低温热循环对传感器的影响，提高了传感器的测量精度和长期稳定性，为实现产品体积、成本更优化提供条件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中部分结构的俯视图；

图3是本实用新型实施例一中部分结构的剖视图；

图4是本实用新型实施例二的结构示意图；

图5是本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型的实施例一，一种具有应力环结构的压阻式传感器，包括基座1、传感头3、电路板4和插座5，所述基座1内安装有压力座2，压力座2与基座1构成的基体内设有供外部流体流入的引压源孔，引压源孔包括开设在压力座2上的第一引压源孔21，第一引压源孔21的底端形成有封闭第一引压源孔21的弹性受压面22，优选地，所述压力座2采用弹性材料制成，在压力座2上直接开设盲孔作为第一引压源孔21，即可形成弹性受压面22，所述弹性受压面22背面上安装所述的传感头3，所述压力座2靠近弹性受压面22的外壁上设有与基座1形成径向分隔的环状的应力槽23，所述应力槽23内设有至少一个应力环24。在此，应力环24的个数可以根据应力槽23的长度和传感器的测量精度要求而定，一般来说，应力环24的设置的个数越多，其隔离应力传递的效果更好。优选地，所述应力环24垂直于应力槽23的底面，相对于应力环24倾斜设置在应力槽23的底面上，加工更加简单，对应力传递的隔断效果更好。所述应力环24的外径D1为应力槽23的内径D2的1.5~3.5倍，既可以避免应力环24外径过大而造成传感器整体体积过大，又可以避免应力环24外径过小而造成其对应力传递的阻隔作用微弱。所述应力环24的厚度H1为应力槽23与第一引压源孔21之间的壁厚H2的0.5~2倍，该倍数范围既可以保证应力环24的强度，使其不易断裂，又可以使应力环24的阻隔效果保持在较佳的状态。

本实用新型在原有的应力槽23隔离应力传递的基础上，添加隔断、释放应力的应力环24，形成槽、环配合的特有结构样式，形成多重障碍，有效阻隔了基座1与压力座2一体后，因螺纹拧紧力、焊接应力、热应力等外力产生的应力对传感头3的影响，提高了传感器的抗外应力能力，减少了高低温热循环对传感器的影响，提高了传感器的测量精度和长期稳定性。

本实施例中，所述压力座2与基座1之间采用金属流密封结构连接，即所述基座1采用软金属材料制成，压力座2采用具有弹性的硬金属材料制成，基座1内设置有阶梯孔，压力座2设置有与阶梯孔配合的阶梯轴，阶梯轴的小直径端外周壁上开设有密封环槽25，通过将压力座2压入阶梯孔内，阶梯轴上的阶梯端面推挤阶梯孔的台阶面迫使阶梯孔的小孔内壁塑性变形并导向流入密封环槽25而实现密封和承压。所述金属流密封结构已在专利号为201320788552.4的一种具有金属流密封结构的压阻式传感器中公开，在此不再详述。该结构由于压力座2和基座1之间通过阶梯孔的小孔内壁与密封环槽25之间的过盈配合实现密封和承压，密封环槽25受力均匀，其受力方向主要为径向，避免产生过度的过盈压力传递到传感头3上而影响传感器的性能，进一步提高了传感器的测量精度和长期稳定性，为实现产品体积、成本更优化提供条件。

优选地，所述基座1后端设置有凹腔11，所述电路板4中部设有供传感头3穿过的穿孔，电路板4安装在凹腔11内且与基座1之间设置有电路板定位结构，电路板定位结构包括相配合的插柱41和电路板定位槽12，为了方便生产加工，本实施例中，所述插柱41设置在电路板4上，所述电路板定位槽12设置在基座1上。上述结构通过插柱41和电路板定位槽12的配合，可以使电路板4快速定位在基座1上，安装方便快捷，代替传统技术中电路板4与基座1之间通过胶粘进行定位的结构，电路板4定位可靠，可以避免电路板4在传感器安装使用过程中移位而造成与压力座2干涉的问题，从而保证传感器的测量精度。

更进一步，所述插座5对应该凹腔11设有开口腔51，所述基座1在凹腔11内设有便于开口腔51的侧壁插入的环状槽13，凹腔11的侧壁与开口腔51的侧壁形成包边连接结构，电路板4朝向开口腔51的一面焊接有弹性元件6，弹性元件6另一端与插座5内的插针52接触形成电连接，在此，所述弹性元件6可以为弹簧或弹片，弹片的形状并不限定，可以呈C形、L形或S形等，生产者可以根据使用需求而灵活选取。所述插针52伸入开口腔51内的部分弯曲成与电路板4上表面平行，方便插针52与弹性元件6接触，保证电路板4与插座5之间形成良好的电接触，保证传感器输出信号的可靠性。所述插座5与基座1之间设置有方便弹性元件6对准插针52的插座定位结构，插座定位结构包括相互配合的定位肋53和插座定位槽14，为了方便生产加工，本实施例中，所述定位肋53设置在插座5上，所述插座定位槽14设置在基座1上。上述结构通过开口腔51的侧壁与环状槽13、定位肋53与插座定位槽14的配合，可以使插座5快速定位在基座1上，同时保证弹性元件6对准插针52，防止装错，提高安装效率，并防止插座5在装配过程中移位而与电路板4干涉。同时电路板4与插座5之间采用弹性元件6形成电连接，无需在凹腔11内的电路板4和开口腔51内的插针52之间焊接导线，降低了安装难度，同时无需预留藏线空间，传感器整体体积小。该结构装配时，先将弹性元件6焊接在电路板4上，然后通过插柱41和电路板定位槽12的配合将电路板4安装在基座1上，接着连接传感头3和电路板4，然后通过定位肋53和插座定位槽14、开口腔51侧壁与环状槽13的配合将插座5安装到基座1上，并采用包边方法将凹腔11的侧壁扣紧在开口腔51的侧壁上即可，可采用自动化设备进行装配，方便批量生产，生产成本低。

进一步，所述电路板4与基座1之间设置有隔离垫7，可以防止电路板4底面与基座1直接碰触而导致电路板4短路等问题，所述隔离垫7可以焊接在电路板4底部，优选地，所述隔离垫7的厚度为0.3~2mm，既保证隔离垫7的隔离效果，又避免隔离垫7太厚而增大传感器的体积。

参照图4，本实用新型的实施例二，其与实施例一的不同之处在于，所述压力座2与基座1焊接连接，所述焊接可采用激光焊、氩弧焊或离子焊等方式，保证焊接强度和质量即可。该结构由于采用焊接连接，压力座2与基座1之间连接强度较低，其主要用于低量程产品中。

参照图5，本实用新型的实施例三，其与实施例一的不同之处在于，所述压力座2与基座1螺纹连接，压力座2与基座1之间连接可靠，该结构主要用于高量程产品中，为了进一步加强压力座2与基座1之间的连接，所述压力座2与基座1采用螺纹连接后同时在两者的接合端面之间采用焊接连接，进一步扩宽产品的量程范围。

当然，本实用新型除了上述实施方式之外，还可以有其它结构上的变形，这些等同技术方案也应当在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有应力环结构的压阻式传感器，包括基座（1）、传感头（3）、电路板（4）和插座（5），所述基座（1）内安装有压力座（2），压力座（2）与基座（1）构成的基体内设有供外部流体流入的引压源孔，引压源孔包括开设在压力座（2）上的第一引压源孔（21），第一引压源孔（21）的底端形成有封闭第一引压源孔（21）的弹性受压面（22），弹性受压面（22）背面上安装所述的传感头（3），所述压力座（2）靠近弹性受压面（22）的外壁上设有与基座（1）形成径向分隔的环状的应力槽（23），其特征在于：所述应力槽（23）内设有至少一个应力环（24）。

2.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述压力座（2）与基座（1）焊接连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述压力座（2）与基座（1）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述压力座（2）与基座（1）之间采用金属流密封结构连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述应力环（24）的外径为应力槽（23）的内径的1.5~3.5倍。

6.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述应力环（24）的厚度为应力槽（23）与第一引压源孔（21）之间的壁厚的0.5~2倍。

7.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述应力环（24）垂直于应力槽（23）的底面。

8.根据权利要求1所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述基座（1）后端设置有凹腔（11），所述电路板（4）中部设有供传感头（3）穿过的穿孔，电路板（4）安装在凹腔（11）内且与基座（1）之间设置有电路板定位结构，电路板定位结构包括相配合的插柱（41）和电路板定位槽（12）。

9.根据权利要求8所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述插座（5）对应该凹腔（11）设有开口腔（51），所述基座（1）在凹腔（11）内设有便于开口腔（51）的侧壁插入的环状槽（13），凹腔（11）的侧壁与开口腔（51）的侧壁形成包边连接结构，电路板（4）朝向开口腔（51）的一面焊接有弹性元件（6），弹性元件（6）另一端与插座（5）内的插针（52）接触形成电连接，所述插座（5）与基座（1）之间设置有方便弹性元件（6）对准插针（52）的插座定位结构，插座定位结构包括相互配合的定位肋（53）和插座定位槽（14）。

10.根据权利要求8所述的一种具有应力环结构的压阻式传感器，其特征在于：所述电路板（4）与基座（1）之间设置有隔离垫（7）。