CN206074156U - 一种应变式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应变式传感器，包括弹性基体、覆盖在弹性基体上的绝缘介质层和覆盖在所述绝缘介质层上的导电膜层，电阻桥路设置在所述导电膜层上，所述导电膜层和所述绝缘介质层上均设置有绝缘保护层，所述绝缘介质层的层数至少为一层，所述绝缘保护层的层数至少为一层。本实用新型结构简单、设计合理、成本低且效果好，能实现应变式传感器的大批量生产，保证应变式传感器的稳定性和精度，生产效率高，具有广泛的应用和推广价值。

Description

一种应变式传感器

技术领域

本实用新型属于应变式传感器技术领域，尤其是涉及一种应变式传感器。

背景技术

应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器，应变片式传感器主要应用在：监控、控制及物理量测量，并广泛应用于生活、工控、军工等诸多领域。目前主要应用的应变片式传感器有：压力传感器、称重传感器，扭矩传感器以及测力、力矩、压力用的金属电阻应变计等。目前，应变式传感器制作方法主要存在以下问题：由于应变计生产时是用胶把康铜等金属箔粘贴在基底上通过一系列工艺加工制成应变计，在制成传感器时又需要用胶再把应变计粘贴在弹性基体上，按照此方法生产的传感器其稳定性、精度都不是很好，尤其是零点稳定性差；不能大批量生产，每次生产的数量较少，只能单台一个一个生产。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种应变式传感器，其结构简单、设计合理、成本低且效果好，能实现应变式传感器的大批量生产，保证应变式传感器的稳定性和精度，生产效率高，具有广泛的应用和推广价值用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种应变式传感器，其特征在于：包括弹性基体、覆盖在弹性基体上的绝缘介质层和覆盖在所述绝缘介质层上的导电膜层，电阻桥路设置在所述导电膜层上，所述导电膜层和所述绝缘介质层上均设置有绝缘保护层，所述绝缘介质层的层数至少为一层，所述绝缘保护层的层数至少为一层。

上述的一种应变式传感器，其特征在于：所述绝缘介质层为多层，多层所述绝缘介质层为同种或不同种绝缘介质，所述绝缘保护层为多层，多层所述绝缘保护层为同种或不同种绝缘介质；

所述弹性基体的形状为矩形、椭圆形、正多边形或梯形。

上述的一种应变式传感器，其特征在于：包括设置在绝缘保护层上的保护罩，所述保护罩上设置有供电阻桥路引出线引出的引出线孔，所述保护罩的厚度为0.05mm～10mm，所述保护罩顶部的内表面与绝缘保护层的上表面之间的距离为0.05mm～10mm。

上述的一种应变式传感器，其特征在于：所述保护罩上设置有通气孔，所述通气孔为椭圆形孔、矩形孔或正多边形孔。

上述的一种应变式传感器，其特征在于：所述绝缘介质层的厚度为6μm～300μm，所述绝缘保护层的厚度为1μm～100μm。

上述的一种应变式传感器，其特征在于：所述弹性基体由304不锈钢、316L不锈钢、2Cr13不锈钢、17-4PH不锈钢或40CrNiMo制成。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型应变式传感器结构简单、设计合理且投入成本较低、加工制作方便，实现高精度应变式压力传感器的低成本、大批量生产。

2、本实用新型应变式传感器即可在真空环境，又可直接在大气环境下生产，应变式传感器具有结构简单、制作成本低、传感器量程不受限制等优点。

3、本实用新型应变式传感器所采用的制作材料包括弹性基体、导电膜层和胶黏剂，原料容易采购。

4、本实用新型应变式通过在弹性基体和导电膜层间设置绝缘介质层便于导电膜与弹性基体叠合，实现对导电膜层的绝缘，提高导电膜层的稳定性。

5、本实用新型应变式传感器采用胶黏剂，通过在导电膜层和绝缘介质层的上表面上设置绝缘保护层，绝缘保护层的设置，一方面防止导电膜层上的电阻桥路裸露在空气中，电阻桥路和潮湿空气接触，从而改变电阻桥路中桥阻的导电率，造成电阻桥路的不稳定；另一方面与绝缘介质层的上表面接触，从而将导电膜层的四周均覆盖有绝缘保护层，绝缘性好，从而保证应变式传感器的稳定性和精度，效果好。

6、本实用新型应变式传感可大批量生产且应变式传感器效果好，生产效率大幅提高，缩短应变式传感器的制作时间，尤其适用于大批量传感器加工。

7、本实用新型应变式传感器制作包括弹性基体、导电膜层、绝缘介质层和绝缘保护层，弹性基体的表面便于与导电膜层进行叠合，且使导电膜层的电阻温度系数稳定，避免了弹性基体和导电膜层叠合过程中，造成弹性基体和导电膜层的变形，造成传感器制作的特性不能满足要求，降低传感器的精度。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、成本低且效果好，能实现应变式传感器的大批量生产，保证应变式传感器的稳定性和精度，生产效率高，具有广泛的应用和推广价值用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型应变式传感器实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型应变式传感器实施例2的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为本实用新型电阻桥路的结构示意图。

图5为制作应变式传感器实施例1的流程框图。

附图标记说明:

1—弹性基体； 2—绝缘介质层； 3—导电膜层；

4—绝缘保护层； 5—电阻桥路； 6—保护罩；

7—引出线孔； 8—通气孔。

具体实施方式

实施例1

如图1和图4所示，本实用新型应变式传感器包括弹性基体1、覆盖在弹性基体1上的绝缘介质层2和覆盖在所述绝缘介质层2上的导电膜层3，电阻桥路5设置在所述导电膜层3上，所述导电膜层3和所述绝缘介质层2上均设置有绝缘保护层4，所述绝缘介质层2的层数至少为一层，所述绝缘保护层4的层数至少为一层。

本实施例中，通过在弹性基体和导电膜层间设置绝缘介质层便于导电膜与弹性基体叠合，实现对导电膜层的绝缘，提高导电膜层的稳定性。

本实施例中，绝缘保护层4的设置，一方面防止导电膜层3上的电阻桥路5裸露在空气中，电阻桥路5和潮湿空气接触，从而改变电阻桥路5中桥阻的导电率，造成电阻桥路5的不稳定；另一方面与绝缘介质层2的上表面接触，从而将导电膜层3的四周均覆盖有绝缘保护层，绝缘性好，从而保证应变式传感器的稳定性和精度，效果好。

本实施例中，所述绝缘介质层2可以为多层，多层所述绝缘介质层2为同种或不同种绝缘介质，所述绝缘保护层4可以为多层，多层所述绝缘保护层4为同种或不同种绝缘介质。所述弹性基体1的形状为矩形、椭圆形、正多边形或梯形。

本实施例中，所述弹性基体1由304不锈钢、316L不锈钢、2Cr13不锈钢、17-4PH不锈钢或40CrNiMo制成。

本实施例中，所述弹性基体1的厚度为0.05mm～100mm，所述弹性基体1为圆形时，所述弹性基体1的直径为5mm～50mm。

本实施例，所述的弹性基体1为正方形时，所述弹性基体1的长×宽为5mm×5mm～20mm×20mm，所述弹性基体1的厚度为0.5mm～20mm，通过改变弹性基体1的形状改变应变式传感器的形状，可以根据生产需求制作多种形状的应变式传感器，提高了应变式传感器生产的灵活性和应用范围。

如图5所示，本实用新型所述应变式传感器的制作过程包括：

步骤一、弹性基体的预处理:首先对弹性基体1进行热处理，然后对热处理后的弹性基体1的表面进行研磨，使弹性基体1上表面和下表面的粗糙度均为0.8μm～1.6μm，最后对研磨后的弹性基体1进行去污处理、烘干；对弹性基体1进行去油污处理，避免弹性基体1中含有杂质或水分，使得当温度发生变化时，弹性基体1中的杂质或水分造成弹性基体1的膨胀，导致弹性基体1不能与导电膜层3紧密叠合，影响导电膜层3的稳定性。

步骤二、导电膜层的预处理:首先对导电膜层3进行热处理，使导电膜层3的电阻温度系数范围为-30PPM/℃～+30PPM/℃，然后对热处理后的导电膜层3进行去污处理、烘干；步骤二中对导电膜层3进行去污处理，避免导电膜层3中含有杂质或水分，使得当温度发生变化时，导电膜层3中的杂质或水分造成弹性基体1的膨胀，导致导电膜层3不能与弹性基体1紧密叠合，影响导电膜层3的稳定性。

本实施例中，所述胶黏剂为有机胶黏剂，有机胶黏剂优选为环氧系胶黏剂，所述环氧系胶黏剂包括CEMEDINE110胶黏剂或SP168GN胶黏剂。

步骤三、制作层压板：

步骤301、在室温无尘环境中，将胶黏剂均匀涂覆在步骤一中经过预处理的弹性基体1的上表面，静置1h～24h后进行预烘处理，得到第一胶黏剂层；所述第一胶黏剂层的厚度为5μm～200μm；

步骤302、在室温无尘环境中，将胶黏剂均匀涂覆在步骤二中经过预处理的导电膜层3的下表面，静置1h～24h后进行预烘处理，得到第二胶黏剂层；所述第二胶黏剂层的厚度为1μm～100μm；因导电膜层较薄，厚度为2.5μm～5μm，所以在导电膜3上涂覆第二胶黏剂层，避免导电膜层3发生皱褶，同时便于导电膜3与弹性基体1的叠合。

步骤303、将步骤301中所述第一胶黏剂层和步骤302中第二胶黏剂层叠合后形成绝缘介质层2，然后放入压紧装置中，经加压和保温处理，形成层压板；

步骤304、对步骤303中所述层压板中的导电膜层3的上表面进行二次去污处理、烘干；步骤304对所述层压板进行二次去污处理，去除所述层压板中的导电膜层3的上表面的杂质或水分，保证导电膜层3能与弹性基体1紧密叠合，提高导电膜层3的稳定性。

步骤四、刻蚀电阻桥路：对步骤304中经烘干处理后的导电膜层3的上表面进行刻蚀处理形成电阻桥路5，然后采用零位调整方法对电阻桥路5进行调整，使所述电阻桥路5的零点输出范围为-0.3mV/V～0.3mV/V；所述电阻桥路5上设置有焊接引出线的焊盘；步骤四中所述电阻桥路5包括四个桥阻，所述零位调整方法包括研磨零位调整、化学腐蚀零位调整或激光刻蚀零位调整；所述研磨零位调整为：利用粒度为0.5μm～10μm的研磨料对所述四个桥阻中最小的桥阻进行研磨，使所述电阻桥路5中四个桥阻的误差范围为-2％～+2％。

步骤五、形成绝缘保护层：将胶黏剂均匀涂覆在步骤四中刻蚀电阻桥路5后的层压板的上表面，形成绝缘保护层4，得到应变式传感器板；所述绝缘保护层4的厚度为1μm～100μm；通过在所述层压板的上表面即导电膜层3和绝缘介质层2的上表面均匀涂覆胶黏剂，形成绝缘保护层4，绝缘保护层4的设置，一方面防止导电膜层3上的电阻桥路5裸露在空气中，电阻桥路5和潮湿空气接触，从而改变电阻桥路5中桥阻的导电率，造成电阻桥路5的不稳定；另一方面与绝缘介质层2的上表面接触，从而将导电膜层3的四周均覆盖有绝缘保护层4，绝缘性好，从而保证应变式传感器的稳定性和精度，结构简单，且效果好。

步骤六、分割：将步骤五中所述应变式传感器板进行分割，得到多个应变式传感器。将所述应变式传感器板进行分割，得到多个应变式传感器，应变式传感器板制作的过程中，弹性基体1和导电膜层3的尺寸均较大，既方便涂覆胶黏剂，又能实现大批量加工，从而缩短应变式传感器的制作时间，尤其适用于大批量传感器加工，实现了多个应变式传感器的加工，生产效率大幅提高。

实际制作过程中，根据生产要求，通过调整所述应变式传感器中的弹性基体1的厚度而改变应变式传感器的量程，可生产多类型的应变式传感器，制作过程简化。

实际制作过程中，当制作应变式压力传感器时，带有保护罩6的应变式压力传感器在通气孔8没有被密封的情况下制成的应变式压力传感器为表压型压力传感器；带有保护罩6的应变式压力传感器在真空状态下被密封制成的应变式压力传感器为绝压型压力传感器；带有保护罩6的应变式压力传感器在注入标准压力值的气体后被密封制成的应变式压力传感器为密封表压型压力传感器。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于：所述应变式传感器还包括设置在绝缘保护层4上的保护罩6，所述保护罩6上设置有供电阻桥路5引出线引出的引出线孔7，所述保护罩6的厚度为0.05mm～10mm，所述保护罩6顶部的内表面与绝缘保护层4的上表面之间的距离为0.05mm～10mm。

本实施例中，所述保护罩6上设置有通气孔8，所述通气孔8为椭圆形孔、矩形孔或正多边形孔。

本实施例中，所述引出线孔7为圆形孔，所述引出线孔7的直径为0.3mm～5mm，所述引出线的长度为1mm～100mm；所述通气孔8为圆形孔，所述通气孔8的直径为0.1mm～10mm。

本实用新型所述应变式传感器的制作过程与实施例1不同的是：通过在步骤六分割后，在所述绝缘保护层4的上方覆盖保护罩6，保护罩6与弹性基体1、绝缘介质层2和绝缘保护层的外侧壁均紧密接触，根据生产要求，可调整多个应变式传感器，制作过程简化，并且应变式传感器不再受定量程限制，能实现应变式传感器的大批量生产，保证应变式传感器的稳定性和精度，生产效率高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种应变式传感器，其特征在于：包括弹性基体(1)、覆盖在弹性基体(1)上的绝缘介质层(2)和覆盖在所述绝缘介质层(2)上的导电膜层(3)，电阻桥路(5)设置在所述导电膜层(3)上，所述导电膜层(3)和所述绝缘介质层(2)上均设置有绝缘保护层(4)，所述绝缘介质层(2)的层数至少为一层，所述绝缘保护层(4)的层数至少为一层。

2.按照权利要求1所述的一种应变式传感器，其特征在于：所述绝缘介质层(2)为多层，多层所述绝缘介质层(2)为同种或不同种绝缘介质，所述绝缘保护层(4)为多层，多层所述绝缘保护层(4)为同种或不同种绝缘介质；

所述弹性基体(1)的形状为矩形、椭圆形、正多边形或梯形。

3.按照权利要求1或2所述的一种应变式传感器，其特征在于：包括设置在绝缘保护层(4)上的保护罩(6)，所述保护罩(6)上设置有供电阻桥路(5)引出线引出的引出线孔(7)，所述保护罩(6)的厚度为0.05mm～10mm，所述保护罩(6)顶部的内表面与绝缘保护层(4)的上表面之间的距离为0.05mm～10mm。

4.按照权利要求3所述的一种应变式传感器，其特征在于：所述保护罩(6)上设置有通气孔(8)，所述通气孔(8)为椭圆形孔、矩形孔或正多边形孔。

5.按照权利要求1或2所述的一种应变式传感器，其特征在于：所述绝缘介质层(2)的厚度为6μm～300μm，所述绝缘保护层(4)的厚度为1μm～100μm。

6.按照权利要求1或2所述的一种应变式传感器，其特征在于：所述弹性基体(1)由304不锈钢、316L不锈钢、2Cr13不锈钢、17-4PH不锈钢或40CrNiMo制成。