CN207263225U - 带温度测量功能的高温大量程压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带温度测量功能的高温大量程压力传感器，包括引压组件、基座组件、引线组件、调理电路板、外壳、连接组件组成。将溅射薄膜压力传感器弹性体钢杯与引压嘴加工成整体，彻底消除弹性体钢杯与引压嘴焊接泄漏的隐患，同时增加经济实用的温敏电阻用于测量介质温度。另外，引压组件与基座组件分开加工，并且，引压组件加工有应力隔离槽，传感器在与介质压力测量管道连接时，扳手的机械扭矩和变形所产生的较大应力不会传导至压力传感器敏感芯体上，能确保传感器的测量精度和长期稳定性。这样能获得测量精度高、稳定性好、温度范围宽、量程范围大、能同时测量温度的高性能压力传感器产品。

Description

带温度测量功能的高温大量程压力传感器

技术领域

本实用新型涉及一种压力传感器，尤其涉及一种带温度测量功能、能耐高温、量程范围大的带温度测量功能的高温大量程压力传感器。

背景技术

溅射薄膜压力传感器是一种性能优良的压力传感器，它具有测量精度高、稳定性好、测量温度范围宽、量程范围大等优点，在航空、航天、军工、核工业、石化、交通、冶金、食品、医药、物联网等许多领域得到应用。但普通的溅射薄膜压力传感器不具备温度测量功能，或者具备温度测量功能，但需要在制备压力敏感功能薄膜的基础上增加温度敏感薄膜的制备和光刻工艺，工艺难度高，生产效率低，产品成本高。另外，现有的溅射薄膜压力传感器在测量大量程压力时，弹性体钢杯与引压嘴焊接时往往焊接深度不够(如果增加焊接功率，加大焊接深度，又会产生较大热量影响敏感元件的性能)，在使用过程中存在泄漏的风险。再者，现有的压力传感器引压嘴和基座一体加工，压力传感器在与测量管道连接时，扳手的机械扭矩所产生的应力会迅速传导至压力传感器敏感芯体上，对传感器敏感元件产生较大影响，使传感器测量精度和稳定性大大降低。

然而，在现实的压力测量领域中，往往在压力测量的同时需要经济方便地测量介质温度，同时在传感器长期的大量程压力测量中保证不泄漏，确保传感器能正常工作。

因此，开发一种具有测量精度高、稳定性好、测量温度范围宽、量程范围大，同时能经济方便地测量介质温度、长期可靠工作的带温度测量功能的高温大量程压力传感器极其重要。

将溅射薄膜压力传感器弹性体钢杯与引压嘴加工成整体，彻底消除弹性体钢杯与引压嘴焊接泄漏的隐患；另外，压力传感器引压嘴和基座分开加工并设计应力隔离槽，确保扳手的机械扭矩所产生的应力不会传导至压力传感器敏感芯体上从而保证传感器长期稳定工作；同时增加经济实用的温敏电阻用于测量介质温度，解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带温度测量功能的高温大量程压力传感器，针对现有技术的不足，在保留溅射薄膜压力传感器的原有优点外，实现大量程温度压力同时测量的目的。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：一种带温度测量功能的高温大量程压力传感器，其特征在于：包括引压组件、基座组件、引线组件、调理电路板、外壳、连接组件。

所述引压组件下端中心加工有引压孔、下端外部加工有外螺纹、中部加工有支撑台、上端加工有弹性体、中上部加工有应力隔离槽；所述引压组件完成将被测介质引入且将被测介质压力信号转换成电信号的作用。

所述基座组件下部内侧加工有与所述引压组件的支撑台吻合的基座下凸台、下部外侧加工有六角头、上部内侧加工有与所述引线组件吻合的基座上凸台、上部外侧加工有与所述外壳吻合的基座外凸台。

所述引线组件包括高温接触电路板、引线支架、引线针、密封板、温敏电阻；所述温敏电阻是通过温敏连接焊接在所述高温接触电路板的引线焊盘上的小型温度敏感电阻；所述温敏电阻直接接触所述弹性体表面，用于测量介质温度。

所述引线支架是金属材料制成的圆形支架，边缘加工有多个引线针穿孔，所述引线针穿孔内插入金属引线针，所述金属引线针周围灌注绝缘填充料以便于所述金属引线针与所述引线支架绝缘；所述金属引线针伸出引线针穿孔的上端部分比下端部分长。

所述高温接触电路板的焊盘与所述引线支架的金属引线针下端一一对齐并紧密胶合；所述密封板嵌入引线支架的支架上凸台并圆周密封焊接。

所述调理电路板外周加工有与所述金属引线针对应的引线针过孔；所述金属引线针穿过对应的引线针过孔并焊接，实现所述高温接触电路板信号与所述调理电路板信号连通。

所述弹性体表面通过离子束溅射工艺制造四个薄膜应变电阻形成惠斯通电桥，用于测量介质压力。

所述外壳是圆柱形壳体，下端与所述基座组件的基座外凸台吻合并圆周密封焊接。

所述连接组件的连接体凸台与所述外壳的外壳凸台吻合并圆周焊接，实现整体密封。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：由于将溅射薄膜压力传感器弹性体钢杯与引压嘴加工成整体，彻底消除弹性体钢杯与引压嘴焊接泄漏的隐患，同时增加经济实用的温敏电阻用于测量介质温度。另外，引压组件与基座组件分开加工，并且，引压组件加工有应力隔离槽，传感器在与介质压力测量管道连接时，扳手的机械扭矩和变形所产生的较大应力不会传导至压力传感器敏感芯体上，能确保传感器的测量精度和长期稳定性。这样能获得测量精度高、稳定性好、温度范围宽、量程范围大、能同时测量温度的高性能压力传感器产品。

附图说明

图1为本实用新型的带温度测量功能的高温大量程压力传感器的结构示意图。

图2为本实用新型的带温度测量功能的高温大量程压力传感器的引线组件结构示意图。

图3为本实用新型的带温度测量功能的高温大量程压力传感器的零件装配示意图。

图中：1、引压组件，101、引压孔，102、外螺纹，103、支撑台

104、弹性体，105、应力隔离槽，106、电桥焊盘，107、内引线

2、基座组件，201、六角头，202、基座上凸台，203、基座下凸台

204、基座上缘，205、基座外凸台

3、引线组件，301、高温接触电路板，302、引线支架

303、金属引线针，304、密封板，305、引线焊盘，306、绝缘填充料

307、温敏电阻，308、温敏连线，309、支架下凸台

310、支架上凸台，311、引线针穿孔

4、调理电路板，401、引线针过孔，402、调理板焊盘，403、外引线

5、外壳，501、外壳凸台

6、连接组件，601、连接体，602、连接插针，603、连接体凸台

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种带温度测量功能的高温大量程压力传感器，包括引压组件1、基座组件2、引线组件3、调理电路板4、外壳5、连接组件6组成。所述引压组件1下端中心加工有引压孔101、下端外部加工有外螺纹102，通过所述外螺纹102将传感器与被测介质管道连接并通过所述引压孔101将介质引入到传感器内部。

所述引压组件1中部加工有支撑台103、上端加工有弹性体104、中上部加工有应力隔离槽105。所述弹性体104表面通过离子束溅射工艺制造四个薄膜应变电阻形成惠斯通电桥(图中未画出)，当介质压力作用于所述弹性体104时，弹性体104上的惠斯通电桥失出平衡输出与所测介质压力成比例的电信号。

常规的溅射薄膜压力传感器需要将弹性体钢杯与引压嘴焊接，由于焊接深度往往不够(如果增加焊接功率，加大焊接深度，又会产生较大热量影响敏感元件的性能)，在使用过程中存在泄漏的风险。本实用新型中，由于弹性体钢杯与引压嘴是一个整体，即弹性体104是所述引压组件1的一部分，传感器能承受大量程压力的测量而不存在焊接不可靠泄漏的风险。

所述基座组件2下部内侧加工有与所述引压组件1的支撑台103吻合的基座下凸台203、下部外侧加工有六角头201、上部内侧加工有与所述引线组件3吻合的基座上凸台202、上部外侧加工有与所述外壳5吻合的基座外凸台205。

所述引压组件1与所述基座组件2装配时，将引压组件1的支撑台103嵌入基座下凸台203并圆周密封焊接。所述弹性体104通过所述应力隔离槽105与所述基座组件2有效隔离。当传感器与被测介质管道连接时，扳手拧在所述六角头201上，扳手的机械扭矩和变形所产生的较大应力不会传导至所述弹性体104上，能有效确保传感器的测量精度和长期稳定性。

所述引线组件3包括高温接触电路板301、引线支架302、金属引线针303、密封板304、温敏电阻307。所述引线支架302是金属材料制成的圆形支架，边缘加工有多个引线针穿孔311。所述引线针穿孔311内插入金属引线针303，所述金属引线针303周围灌注耐高温的绝缘填充料306以便于所述金属引线针303与所述引线支架302绝缘。所述金属引线针303伸出引线针穿孔311的上端部分比下端部分长。

所述高温接触电路板301的焊盘与所述引线支架302的金属引线针303下端一一对齐并紧密胶合。这样，高温接触电路板301的信号与所述金属引线针303连通。

所述温敏电阻307是一种小型温度敏感电阻，通过温敏连接308(图中仅画出一根)焊接在所述高温接触电路板301的引线焊盘305上。

将所述引线组件3与的所述基座组件2进行装配，所述引线支架302的支架下凸台309与所述基座组件2的基座上缘204吻合并圆周密封焊接。这时所述温敏电阻307直接接触所述弹性体104表面，通过测量弹性体104表面的温度也就能确定介质温度。

采用压焊设备将所述弹性体104上的惠斯通电桥信号通过电桥焊盘106，利用内引线107(图中仅画出二根)与高温接触电路板301上的引线焊盘305连接，实现信号的连通。

所述密封板304是一块圆形薄板，嵌入引线支架302的支架上凸台310并圆周密封焊接。

所述调理电路板4外周加工有与所述金属引线针303对应的引线针过孔401。所述金属引线针303穿过对应的引线针过孔401并焊接，实现所述高温接触电路板301信号与所述调理电路板4信号连通。在所述调理电路板4的调理板焊盘402上焊接高温外引线403(图中仅画出二根)。

所述外壳5是圆柱形壳体，下端与所述基座组件2的基座外凸台205吻合并圆周密封焊接。

所述连接组件6是带多根连接插针602(图中仅画出四根)的插座，所述连接组件6的下端外周加工有连接体凸台603。将所述外引线403的另一端与所述连接插针602的下端一一焊接，这样当插头插入连接体601后，传感器输入输出信号与外界实现了连通。将连接体凸台603与所述外壳5的外壳凸台501吻合并圆周焊接，实现了传感器的整体密封。

本实用新型的带温度测量功能的高温大量程压力传感器的主要技术指标如下：

压力测量范围：0～0.5～600MPa 综合精度：0.05％FS～0.2％FS

介质温度范围：-150℃～300℃ 温度测量精度：±0.5℃

零点温度漂移：≤±0.001％FS/℃ 长期稳定性：≤±0.1％FS/年

传感器工作原理：当介质压力通过所述引压孔101进入，使所述弹性体104受到压力作用，所述弹性体104表面的惠斯电桥失去平衡，通过内引线107、金属引线针303、外引线403向外输出与压力成比例的电信号，通过检测该电信号就可获得传感器所受压力大小。同时通过温敏电阻307可以方便地测量介质温度，实现温度压力的复合测量。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施方式，不应被视为对本实用新型范围的限制，而且本实用新型所主张的权利要求范围并不局限于此，凡熟悉此领域技艺的人士，依照本实用新型所披露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种带温度测量功能的高温大量程压力传感器，其特征在于：包括引压组件(1)、基座组件(2)、引线组件(3)、调理电路板(4)、外壳(5)、连接组件(6)；

所述引压组件(1)下端中心加工有引压孔(101)、下端外部加工有外螺纹(102)、中部加工有支撑台(103)、上端加工有弹性体(104)、中上部加工有应力隔离槽(105)；所述引压组件(1)完成将被测介质引入且将被测介质压力信号转换成电信号的作用；

所述基座组件(2)下部内侧加工有与所述引压组件(1)的支撑台(103)吻合的基座下凸台(203)、下部外侧加工有六角头(201)、上部内侧加工有与所述引线组件(3)吻合的基座上凸台(202)、上部外侧加工有与所述外壳(5)吻合的基座外凸台(205)；

所述引线组件(3)包括高温接触电路板(301)、引线支架(302)、引线针(303)、密封板(304)、温敏电阻(307)；所述温敏电阻(307)是通过温敏连接(308)焊接在所述高温接触电路板(301)的引线焊盘(305)上的小型温度敏感电阻；所述温敏电阻(307)直接接触所述弹性体(104)表面，用于测量介质温度；

所述引线支架(302)是金属材料制成的圆形支架，边缘加工有多个引线针穿孔(311)，所述引线针穿孔(311)内插入金属引线针(303)，所述金属引线针(303)周围灌注绝缘填充料(306)以便于所述金属引线针(303)与所述引线支架(302)绝缘；所述金属引线针(303)伸出引线针穿孔(311)的上端部分比下端部分长；

所述高温接触电路板(301)的焊盘与所述引线支架(302)的金属引线针(303)下端一一对齐并紧密胶合；所述密封板(304)嵌入引线支架(302)的支架上凸台(310)并圆周密封焊接；

所述调理电路板(4)外周加工有与所述金属引线针(303)对应的引线针过孔(401)；所述金属引线针(303)穿过对应的引线针过孔(401)并焊接，实现所述高温接触电路板(301)信号与所述调理电路板(4)信号连通。

2.如权利要求1所述的带温度测量功能的高温大量程压力传感器，其特征在于：所述弹性体(104)表面通过离子束溅射工艺制造四个薄膜应变电阻形成惠斯通电桥，用于测量介质压力。

3.如权利要求1所述的带温度测量功能的高温大量程压力传感器，所述外壳(5)是圆柱形壳体，下端与所述基座组件(2)的基座外凸台(205)吻合并圆周密封焊接。

4.如权利要求1所述的带温度测量功能的高温大量程压力传感器，所述连接组件(6)的连接体凸台(603)与所述外壳(5)的外壳凸台(501)吻合并圆周焊接，实现整体密封。