CN204535913U - 高稳定性单晶硅压差传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高稳定性单晶硅压差传感器，所述高稳定性单晶硅压差传感器包括有传感器壳体，所述传感器壳体包括有传感器正压腔，传感器负压腔，以及设置于传感器壳体内部的传感器芯片；传感器正压腔中设置连通至传感器芯片下端面的第一通油孔，传感器负压腔中设置有连通至传感器芯片上端面的第二通油孔；所述传感器壳体中设置有，由传感器壳体外部分别连通至第一通油孔与第二通油孔的充油管道；所述传感器芯片连接有电性接口；采用上述技术方案的高稳定性单晶硅压差传感器，其可通过硅油进行压力的无损传递，以实现对压力差的精确测量，从而有效改善了压差传感器的静压性能，进而使得上述压差传感器的工作稳定性得以提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测工具，尤其是一种高稳定性单晶硅压差传感器。
背景技术
压差传感器是工业领域中，测量气体或液体的压力差的常用工具。现有的压差传感器其在检测过程中，往往由于传感器的内部结构以及芯片的布局，导致传感器的静压性能不佳，从而致使传感器在工作过程中的工作稳定性不佳；同时，传统的压差传感器的过压性能通常经由传感器芯片而决定，进而导致压差传感器的过压性能受限，难以使得传感器适应更为复杂的工作环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工业领域内测量气体或液体的压力差的传感器，其可在压差检测过程中显著改善传感器的静压性能与过压性能。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种高稳定性单晶硅压差传感器，所述高稳定性单晶硅压差传感器包括有传感器壳体，所述传感器壳体包括有传感器正压腔，传感器负压腔，以及设置于传感器壳体内部的单晶硅传感器芯片；所述传感器正压腔中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片下端面的第一通油孔，所述传感器负压腔中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片上端面的第二通油孔；所述传感器壳体中设置有，由传感器壳体外部分别连通至第一通油孔与第二通油孔的充油管道；所述单晶硅传感器芯片连接有延伸至传感器壳体外部的电性接口。
作为本发明的一种改进，所述传感器正压腔与传感器负极腔的相对端面设置有过压膜片，所述第一通油孔中包括有朝向过压膜片延伸的第一支管，所述第二通油孔中包括有朝向过压膜片延伸的第二支管，第一支管、第二支管均与过压膜片相互导通。采用上述设计，其可使得压差传感器在检测压力的过程中，当传感器正压腔与传感器负压腔中的任意单边压力过大时，过压膜片可自行发生反向形变，从而将过大的压力得以释放，以避免单晶硅传感器芯片受到破坏。
作为本发明的一种改进，所述过压膜片相对于第一支管、第二支管的端面分别设置有朝向第一支管、第二支管弯曲的曲面槽体，所述第一支管与第二支管相对于过压膜片的端部分别位于其所对应的曲面槽体的底端面。采用上述设计，其可通过压膜片两侧的曲面槽体为过压膜片的形变提高空间，以进一步确保过压膜片对传感器芯片的保护作用。
作为本发明的一种改进，所述传感器正压腔中设置有负压腔嵌入槽，所述传感器负压腔嵌入安装于负压腔嵌入槽之中。采用上述设计，其可通过传感器负压腔的嵌入式设计，使得传感器负压腔与传感器正压腔形成整体，从而在减小传感器整体体积的同时，使得其组装更为便捷。
作为本发明的一种改进，所述传感器壳体内部设置有过压膜片模块，其设置于负压腔嵌入槽的底端面之上，所述过压膜片设置于过压膜片模块中，背离负压腔嵌入槽的底端面一侧的端面之上。采用上述设计，其通过过压膜片模块的设置，使得过压膜片于传感器壳体内部的安装的便捷性得以提高，并可改善其结构稳定性。
作为本发明的一种改进，所述第二支管之中连接有过压保护支管，其由第二支管位于过压膜片模块内部的相应侧端面，延伸至过压膜片模块的侧端面之上。
作为本发明的一种改进，所述传感器壳体中设置有传感器接口，其设置于传感器正压腔的上端面之上；所述传感器接口与传感器正压腔的连接端面的内部设置有芯片硅膜盒，所述单晶硅传感器芯片设置于芯片硅膜盒的下端面，且其固定连接于芯片硅膜盒之上；所述第二通油孔由芯片硅膜盒内部延伸至单晶硅传感器芯片的上端面。采用上述设计，其可通过传感器接口的设置，以便于传感器与相关仪器仪表的连接，从而改善了传感器在实际测量过程中的安装效率；同时，上述技术方案通过芯片硅膜盒实现传感器芯片的安装，硅膜材质亦可适于第二通油孔、充油管道、以及电性接口的安装与布局，从而使得传感器内部可实现更为便捷的安装与调试。
作为本发明的一种改进，所述传感器正压腔与传感器负压腔中，其位于传感器壳体外部的端面之上均设置有隔离波纹片，所述隔离波纹片由多个同心圆构成。采用上述设计，其可通过隔离波纹片将传感器壳体外部的被测介质与传感器壳体内部的硅油相互隔离，以保证传感器的工作性能。
上述高稳定性单晶硅压差传感器在工作过程中，需通过充油管道向传感器壳体内部注入硅油，使得传感器壳体内的各个通油孔内充满用于传导压力的硅油；在实际测量过程中，通过将传感器壳体浸入被测介质内，以使得被测介质对传感器正压腔形成正压力，并对传感器负压腔形成负压力；正压力通过第一通油孔内的硅油无损传递至传感器芯片的下端面，负压力通过第二通油孔内的硅油无损传递至传感器芯片的上端面，传感器芯片在正负压力的作用下会发生微小的形变，从而导致芯片内部的桥路电阻的阻值发生变化，进而导致其产生的电流输出随之发生变化，以测量出传感器两端的压力差。
采用上述技术方案的高稳定性单晶硅压差传感器，其可通过硅油进行压力的无损传递，以实现对压力差的精确测量，从而有效改善了压差传感器的静压性能，进而使得上述压差传感器的工作稳定性得以提高；同时，通过设置在传感器正压腔与传感器负压腔之间的过压膜片可有效改善上述压差传感器的过压性能，使得其可适用于更为复杂的工况。
附图说明
图1为本发明示意图；
附图标记列表：
1—传感器正压腔、2—传感器负压腔、3—单晶硅传感器芯片、4—第一通油孔、41—第一支管、5—第二通油孔、52—第二支管、6—充油管道、7—电性接口、8—负压腔嵌入槽、9—传感器接口、10—芯片硅膜盒、11—过压膜片、12—过压膜片模块、13—隔离波纹片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，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。
实施例1
如图1所示的一种高稳定性单晶硅压差传感器，所述高稳定性单晶硅压差传感器包括有传感器壳体，所述传感器壳体包括有传感器正压腔1，传感器负压腔2，以及设置于传感器壳体内部的单晶硅传感器芯片3。所述传感器正压腔1中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片3下端面的第一通油孔4，所述传感器负压腔2中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片3上端面的第二通油孔5。所述传感器正压腔1中设置有负压腔嵌入槽8，所述传感器负压腔2嵌入安装于负压腔嵌入槽8之中，其可通过传感器负压腔的嵌入式设计，使得传感器负压腔与传感器正压腔形成整体，从而在减小传感器整体体积的同时，使得其组装更为便捷。
所述传感器正压腔1与传感器负极腔2的相对端面设置有过压膜片11，所述第一通油孔4中包括有朝向过压膜片11延伸的第一支管41，所述第二通油孔5中包括有朝向过压膜片11延伸的第二支管51，第一支管41、第二支管51均与过压膜片11相互导通；所述过压膜片11相对于第一支管41、第二支管51的端面分别设置有朝向第一支管41、第二支管51弯曲的曲面槽体9，所述第一支管41与第二支管51相对于过压膜片11的端部分别位于其所对应的曲面槽体9的底端面。
采用上述设计，其可使得压差传感器在检测压力的过程中，当传感器正压腔与传感器负压腔中的任意单边压力过大时，过压膜片可自行发生反向形变，从而将过大的压力得以释放，以避免单晶硅传感器芯片受到破坏；同时，其可通过压膜片两侧的曲面槽体为过压膜片的形变提高空间，以进一步确保过压膜片对传感器芯片的保护作用。
所述传感器壳体中设置有传感器接口9，其设置于传感器正压腔1的上端面之上；所述传感器接口9采用中空结构，其外壁之上设置有用于与相关仪器仪表进行连接的外螺纹，传感器接口9与传感器正压腔1的连接端面的内部设置有芯片硅膜盒10，所述单晶硅传感器芯片3设置于芯片硅膜盒10的下端面，且其固定连接于芯片硅膜盒10之上。
所述芯片硅膜盒10的下端面中，传感器芯片3的对应位置设置立方形空间，该立方形空间的上端面与芯片硅膜盒10的底端面重合，所述传感器芯片3设置于该空间内，且其底端面正对立方形空间的底端面；所述传感器壳体中，第一通油孔4由传感器正压腔1的端面，经由传感器正压腔1的内部延伸至立方形空间的底端面，第二通油孔5由传感器负压腔的端面经由芯片硅膜盒10延伸至传感器芯片3的上端面。
采用上述设计，其可通过传感器接口的设置，以便于传感器与相关仪器仪表的连接，从而改善了传感器在实际测量过程中的安装效率；同时，上述技术方案通过芯片硅膜盒实现传感器芯片的安装，硅膜材质亦可适于第二通油孔、充油管道、以及电性接口的安装与布局，从而使得传感器内部可实现更为便捷的安装与调试。
所述传感器壳体中设置有，由传感器壳体外部分别连通至第一通油孔4与第二通油孔5的充油管道6；所述单晶硅传感器芯片3连接有延伸至传感器壳体外部的电性接口7；所述传感器壳体中包含有2根充油管道6，其均由传感器接口9的外部，朝向芯片硅膜盒10进行延伸，其中一根充油管道6延伸至立方形空间内部，以与第一通油孔相连通，另一根充油管道6与第二通油孔于芯片硅膜盒10内部的部分彼此连接。所述电性接口7均由传感器芯片3经由芯片硅膜盒10延伸至传感器接口9的外部，其即可通过连接电源装置以对传感器芯片提供稳定电压，又可将传感器芯片的输出电流传递至相应的仪器仪表之中。
上述高稳定性单晶硅压差传感器在工作过程中，需通过充油管道向传感器壳体内部注入硅油，使得传感器壳体内的各个通油孔内充满用于传导压力的硅油；在实际测量过程中，通过将传感器壳体浸入被测介质内，以使得被测介质对传感器正压腔形成正压力，并对传感器负压腔形成负压力；正压力通过第一通油孔内的硅油无损传递至传感器芯片的下端面，负压力通过第二通油孔内的硅油无损传递至传感器芯片的上端面，传感器芯片在正负压力的作用下会发生微小的形变，从而导致芯片内部的桥路电阻的阻值发生变化，进而导致其产生的电流输出随之发生变化，以测量出传感器两端的压力差。
采用上述技术方案的高稳定性单晶硅压差传感器，其可通过硅油进行压力的无损传递，以实现对压力差的精确测量，从而有效改善了压差传感器的静压性能，进而使得上述压差传感器的工作稳定性得以提高；同时，通过设置在传感器正压腔与传感器负压腔之间的过压膜片可有效改善上述压差传感器的过压性能，使得其可适用于更为复杂的工况。
实施例2
作为本发明的一种改进，所述传感器壳体内部设置有过压膜片模块12，其设置于负压腔嵌入槽8的底端面之上，所述过压膜片11设置于过压膜片模块12中，背离负压腔嵌入槽8的底端面一侧的端面之上。采用上述设计，其通过过压膜片模块的设置，使得过压膜片于传感器壳体内部的安装的便捷性得以提高，并可改善其结构稳定性。
本实施例其余特征与优点均与实施例1相同。
实施例3
作为本发明的一种改进，所述第二支管51之中连接有过压保护支管13，其由第二支管51位于过压膜片模块12内部的相应侧端面，延伸至过压膜片模块12的侧端面之上。
本实施例其余特征与优点均与实施例2相同。
本实施例中的高稳定性单晶硅压差传感器，其与传统的压差传感器相较之下的稳定性相关参数如下表所示：
由上表可获知，本技术方案中的高稳定性单晶硅压差传感器，其在精度与稳定性上较于传统压差传感器具有显著改善，同时，本技术方案中的高稳定性单晶硅压差传感器，其过压性能较于传统传感器亦具有显著改善，并通过其最小量程与输出方式的改善，使得其可适用于更为复杂的现场环境。
实施例4
作为本发明的一种改进，所述传感器正压腔1与传感器负压腔2中，其位于传感器壳体外部的端面之上均设置有隔离波纹片13，所述隔离波纹片13由多个同心圆构成。采用上述设计，其可通过隔离波纹片将传感器壳体外部的被测介质与传感器壳体内部的硅油相互隔离，以保证传感器的工作性能。
本实施例其余特征与优点均与实施例3相同。
Claims (8)
1.一种高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述高稳定性单晶硅压差传感器包括有传感器壳体，所述传感器壳体包括有传感器正压腔，传感器负压腔，以及设置于传感器壳体内部的单晶硅传感器芯片；
所述传感器正压腔中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片下端面的第一通油孔，所述传感器负压腔中设置有由其端面连通至单晶硅传感器芯片上端面的第二通油孔；所述传感器壳体中设置有，由传感器壳体外部分别连通至第一通油孔与第二通油孔的充油管道；所述单晶硅传感器芯片连接有延伸至传感器壳体外部的电性接口。
2.按照权利要求1所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述传感器正压腔与传感器负极腔的相对端面设置有过压膜片，所述第一通油孔中包括有朝向过压膜片延伸的第一支管，所述第二通油孔中包括有朝向过压膜片延伸的第二支管，第一支管、第二支管均与过压膜片相互导通。
3.按照权利要求2所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述过压膜片相对于第一支管、第二支管的端面分别设置有朝向第一支管、第二支管弯曲的曲面槽体，所述第一支管与第二支管相对于过压膜片的端部分别位于其所对应的曲面槽体的底端面。
4.按照权利要求2或3所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述传感器正压腔中设置有负压腔嵌入槽，所述传感器负压腔嵌入安装于负压腔嵌入槽之中。
5.按照权利要求4所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述传感器壳体内部设置有过压膜片模块，其设置于负压腔嵌入槽的底端面之上，所述过压膜片设置于过压膜片模块中，背离负压腔嵌入槽的底端面一侧的端面之上。
6.按照权利要求5所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述第二支管之中连接有过压保护支管，其由第二支管位于过压膜片模块内部的相应侧端面，延伸至过压膜片模块的侧端面之上。
7.按照权利要求1所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述传感器壳体中设置有传感器接口，其设置于传感器正压腔的上端面之上；所述传感器接口与传感器正压腔的连接端面的内部设置有芯片硅膜盒，所述单晶硅传感器芯片设置于芯片硅膜盒的下端面，且其固定连接于芯片硅膜盒之上；所述第二通油孔由芯片硅膜盒内部延伸至单晶硅传感器芯片的上端面。
8.按照权利要求1至3任意一项所述的高稳定性单晶硅压差传感器，其特征在于，所述传感器正压腔与传感器负压腔中，其位于传感器壳体外部的端面之上均设置有隔离波纹片，所述隔离波纹片由多个同心圆构成。
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| CN113340519A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-09-03 | 郑志扬 | 一种高稳定性单晶硅压差传感器 |
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