CN206161203U - 带有过渡焊接环的电容压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种带有过渡焊接环的电容压力传感器，解决了现有电容压力传感器的不匹配材料之间焊接容易产生热应力与膨胀应力，存在着长期缓慢泄漏和突发损坏等问题，包括匹配壳体，与匹配壳体组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其技术要点是：在匹配外壳与带环口引压口焊座之间设置有过渡焊接环，动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用比匹配封装结构定电极的材料膨胀系数大的相同材料焊接在一起，利用过渡焊接环将定电极与动电极两部分焊接在一起。其结构设计合理，使用安全可靠，有效地缓冲不匹配材料之间焊接产生的热应力与膨胀应力，减少了材料在焊接过程中产生不应有的变化，成品率高，降低了制造成本，提高测量精度和稳定性。

Description

带有过渡焊接环的电容压力传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电容压力传感器，特别是一种靠过渡焊接环，将匹配封接的定电极与比定电极匹配外壳膨胀系数大的动电极焊接成一体，实现了动电极及其与被测介质接触的部分全部都是恒弹性耐腐蚀合金构成的带有过渡焊接环的电容压力传感器。它可以广泛应用于微电子、铀浓缩等需高可靠性、小微量程的高精度测量。

背景技术

在现有测量小微压力的繁多传感器中，电容压力传感器呈现优势。最具代表性的是美国MKS公司生产的6系列电容压力传感器。以626型电容压力传感器为例。它的结构如图3、图4所示。626型电容压力传感器的原理基于平行板电容器。它的动电极1，是用恒弹性耐腐蚀镍基合金(Inconel X-750)薄膜制作，其带有引压口的焊座21、外壳柱状体11、全用与动电极1相同材料制作。这样组成的结构，即与被测介质接触部分全是恒弹性耐腐蚀的材料。但是，这种镍基合金的膨胀系数太大，找不到能与之匹配封接的绝缘材料做定电极绝缘体。定电极陶瓷绝缘体10用Al₂O₃陶瓷制作，与外壳柱状体11之间预留有间隙，采用装配式结构。定电极陶瓷绝缘体10靠楔尾固定环12、压簧13、外壳盖18共同固定于外壳柱状体11中。这种结构存在的问题是：1、定电极陶瓷绝缘体10的陶瓷体含有大量气体，有大的表面积的气体附着面；楔尾固定环12，封闭有集气腔；压簧13与楔尾固定环12之间也有压封的集气层。这些，在有振动、温度变化、电容的充放电过程，随时间推移，要有气体释放，使电容压力参考室的真空度不断变坏。2、626型电容压力传感器的外壳盖18上焊有引线绝缘子、封有吸气剂14。引线绝缘子是由绝缘子外壳17，靠熔融的含钴玻璃16压封外引出电极15。这样的封装结构，微漏是存在的。同时还有：由于绝缘子外壳17的膨胀系数远大于含钴玻璃16的膨胀系数，外引出电极15的膨胀系数最小，它们之间不是匹配的。含钴玻璃16在绝缘子外壳17内不能满管，一旦满管或溢出，就会出现“势如破竹”的破裂，存在着长期缓慢泄漏和突发损坏的可能。3、626型电容压力传感器存在着外引出电极15、内电极20，两电极之间靠细长的引线19连接。引线19的绝缘层又不能厚，存在着分布电容。这个电容距外壳距离是变化的，特别是在有振动时尤为严重。还有外引出电极15与绝缘子外壳17之间的绝缘体为含钴玻璃16，距离小，又比较长，亦产生寄生电容。以上问题的存在，特别是气体的渗漏与释放，MKS公司在其626型等传感器上使用了吸气剂，同时又在其电容压力传感器的补偿、放大电路板上设置了调零点电位器和调量程满度值电位器。要求：在每次使用前，在高真空下调零点，以626型为例，量程为绝对压力13.332Pa的电容压力传感器要在10^-5Pa高真空下调零点。这不仅麻烦，而是有的用户根本无条件做到。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带有过渡焊接环的电容压力传感器，解决了现有电容压力传感器的不匹配材料之间焊接容易产生热应力与膨胀应力，存在着长期缓慢泄漏和突发损坏的可能等问题，其结构设计合理，使用安全可靠，有效地缓冲不匹配材料之间焊接产生的热应力与膨胀应力，减少了材料在焊接过程中产生不应有的变化，成品率高，降低了制造成本，提高测量精度和稳定性。

本实用新型所采用的技术方案是：该带有过渡焊接环的电容压力传感器包括匹配壳体，与匹配壳体组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其技术要点是：所述定电极采用匹配封装结构，即用蓝宝石做的定电极绝缘体，与匹配外壳、管状引出电极的材料膨胀系数高度匹配，在匹配外壳与带环口引压口焊座之间设置有过渡焊接环，动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用比匹配封装结构定电极的材料膨胀系数大的相同材料焊接在一起，利用过渡焊接环将相互不匹配材料制作的定电极与动电极两部分焊接在一起。

所述动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。

过渡焊接环上设有刃口焊口和内环口。

匹配封接结构的所述定电极的匹配外壳上设有刃口焊口和内环口。

本实用新型具有的优点及积极效果是：由于本实用新型采用匹配封装结构的定电极，即用蓝宝石做的定电极绝缘体，与匹配外壳、管状引出电极，材料的膨胀系数高度匹配，用银铜合金等钎焊料，在高真空下钎焊料熔融成钎焊层，高度密封了定电极绝缘体、匹配外壳、管状引出电极，能与蓝宝石匹配封接的合金材料，其膨胀系数也小于动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用的材料，所以在匹配外壳与带环口引压口焊座之间设置了过渡焊接环，利用过渡焊接环将相互不匹配材料制作的定电极与动电极两部分焊接在一起，因此，其结构设计合理，使用安全可靠，有效地缓冲不匹配材料之间焊接产生的热应力与膨胀应力，减少了材料在焊接过程中产生不应有的变化，成品率高，降低了制造成本，提高测量精度和稳定性。

因在过渡焊接环与匹配外壳外周设有刃口形焊口，其内靠近焊口处设置有内环口，故进一步缓冲了由于膨胀系数不同产生的应力，缓冲焊接产生的热应力，刃口焊口可以让焊接电流尽可能小，减少材料在焊接过程中产生不应有的变化。由于过渡焊接环的材料与动电极、及带环口引压口焊座为相同材料制作，在惰性气体保护下焊接在一起，这个过渡焊接环与定电极的匹配外壳设有相对较大的间隙，大于等于0.5mm，小于等于1mm。便于绝对压力抽气，减少气体附着与集气。这样做成的电容压力传感器，即耐腐蚀，又不用每次使用前高真空下调零点。因此，本实用新型解决了现有电容压力传感器的不匹配材料之间焊接容易产生热应力与膨胀应力，存在着长期缓慢泄漏和突发损坏的可能等问题。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1的Ⅰ部放大结构示意图；

图3是美国MKS公司的626型电容压力传感器的一种结构示意图；

图4是图3的Ⅱ部放大结构示意图。

图中序号说明：1动电极、2导电薄膜层、3绝缘膜层、4定电极绝缘体、5管状引出电极、6匹配外壳、7钎焊层、8过渡焊接环、9带环口引压口焊座、10定电极陶瓷绝缘体、11外壳柱状体、12楔尾固定环、13压簧、14吸气剂、15外引出电极、16含钴玻璃、17绝缘子外壳、18外壳盖、19引线、20内电极、21 带有引压口的焊座、22 过滤器。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本实用新型的具体结构。该带有过渡焊接环的电容压力传感器包括匹配壳体6，与匹配壳体6组装在一起的定电极、管状引出电极5、动电极1和引压口等件。其中动电极1用恒弹性耐腐蚀镍基合金薄膜制作。定电极采用匹配封装结构，即用蓝宝石做的定电极绝缘体4，与匹配外壳6、管状引出电极5的材料膨胀系数高度匹配。导电薄膜层2与管状引出电极5连接，导电薄膜层2是在高真空下镀制的金属膜层，其上覆盖有绝缘膜层3，同样是在真空下镀制。定电极绝缘体4用蓝宝石制作，用钎焊料在高真空下熔融封接形成钎焊层7，将定电极绝缘体4、匹配外壳6、管状引出电极5高密度密封在一起。匹配外壳6是与蓝宝石的膨胀系数匹配的恒弹性合金制作，上设有刃口，靠近刃口设有内环口。

在匹配外壳6与带环口引压口焊座9之间设置有过渡焊接环8。动电极1与过渡焊接环8及带环口引压口焊座9采用比匹配封装结构定电极的材料膨胀系数大的相同材料，焊接在一起，本实施例中动电极1与过渡焊接环8及带环口引压口焊座9采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。利用过渡焊接环8将相互不匹配材料制作的定电极与动电极1两部分焊接在一起。过渡焊接环8上边也设有两道刃口，在与匹配外壳6焊接方向，亦设有内环口。这样保证焊接过渡焊接环8与匹配外壳6时，有效缓冲热应力与膨胀应力。同时，过渡焊接环8上的内环口亦是抽真空气体通道。动电极1是用恒弹性耐腐蚀镍基合金薄膜，用轴向可拆解卡具，胀紧后，再用液压车床的主轴与尾顶座将过渡焊接环8、带环口引压口焊座9压住胀紧了的薄膜，拆解卡具，车去薄膜的多余部分，在惰性气体中，将动电极1、过渡焊接环8、带环口引压口焊座9焊到了一起。

Claims (4)

1.一种带有过渡焊接环的电容压力传感器，包括匹配壳体，与匹配壳体组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其特征在于：所述定电极采用匹配封装结构，即用蓝宝石做的定电极绝缘体，与匹配外壳、管状引出电极的材料膨胀系数高度匹配，在匹配外壳与带环口引压口焊座之间设置有过渡焊接环，动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用比匹配封装结构定电极的材料膨胀系数大的相同材料焊接在一起，利用过渡焊接环将相互不匹配材料制作的定电极与动电极两部分焊接在一起。

2.如权利要求1所述的带有过渡焊接环的电容压力传感器，其特征在于：所述动电极与过渡焊接环及带环口引压口焊座采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。

3.如权利要求2所述的带有过渡焊接环的电容压力传感器，其特征在于：过渡焊接环上设有刃口焊口和内环口。

4.如权利要求所1述的带有过渡焊接环的电容压力传感器，其特征在于：匹配封接结构的所述定电极的匹配外壳上设有刃口焊口和内环口。