CN215338686U - 一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于压力传感器技术领域，尤其为一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，包括圆筒，所述圆筒的一端固定安装有基座，所述基座的一侧面设置有镂空凸台，所述基座的一侧面设置有谐振芯片，所述基座的外部套接有压力接口，所述圆筒的另一端设置有电气接口，所述电气接口包括圆形盖壳和引线柱，所述圆形盖壳的一侧面和圆筒固定连接，所述接线柱贯穿圆形盖壳，所述接线柱的外表面通过玻璃烧结的方式与圆形盖壳固定连接，谐振芯片通过胶和基座底部粘连，这种方式减小粘胶应力对传感器的影响，提高了硅谐振压力传感器的精度，外部设备通过导线与电气接口上的接线柱相连，对装配工艺的要求大大降低。

Description

一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构

技术领域

本实用新型属于压力传感器技术领域，具体为一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构。

背景技术

微机电系统是通过集成电路和微加工技术把微传感器、控制电路、执行器等不同的模块制作在一个或者多个芯片上的微型集成系统，硅谐振式压力传感器是当前的重要产品之一，它是一种能够将压力变化转变成敏感元件的频率变化，并通过测量频率变化量来间接地测量待测压力的传感器，MEMS硅谐振式压力传感器是高精度压力传感器中的典型代表，它可以直接输出频率信号，具有体积小，功耗低，抗干扰能力强等优点，在高精度压力测量领域具有广阔的应用。

市面上，现有的硅谐振式压力传感器结构体积较大，不适用于对体积要求极为苛刻的应用场景，例如飞机备份仪表、小型化地面压力测量设备、小型化气象站，且市面上绝大多数的MEMS硅谐振式压力传感器与外部的电气连接都采用接插件，这种方式不仅装配复杂，而且在长时间使用后容易老化，影响传感器的可靠性。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，具备体积小，长期稳定性好，环境适用性强的优点，解决了现有传感器体积大，长期使用易老化，结构对环境适应性低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，包括圆筒，所述圆筒的一端固定安装有基座，所述基座的一侧面设置有镂空凸台，所述基座的一侧面设置有谐振芯片，所述谐振芯片通过胶粘连于镂空凸台表面，所述基座的外部套接有压力接口，所述压力接口另一侧面设置有螺纹，所述压力接口的另一侧面螺纹连接有进气口组件，所述圆筒的另一端设置有电气接口，所述电气接口包括圆形盖壳和接线柱，所述圆形盖壳的一侧面和圆筒固定连接，所述接线柱设置有五个，所述接线柱贯穿圆形盖壳，所述接线柱的外表面通过玻璃烧结的方式与圆形盖壳固定连接，所述圆形盖壳和圆筒均由不锈钢材料构成；谐振芯片和镂空凸台的凸起表面相连接，镂空凸台内部的设置有M形的凹陷区域，此M形区域成为谐振芯片和基座之间的间隙。

优选的，所述压力接口的长度大于基座的长度，所述压力接口的内壁通过激光焊接的方式与基座和圆筒的外部固定连接。

通过采用上述方案，螺纹连接便于安装更换进气口组件，压力接口包裹基座和圆筒的一部分，减少接口外漏，使装置密封性更好。

优选的，所述基座的一侧面固定连接有小圆盖，所述小圆盖设置于基座和压力接口之间，所述小圆盖的内部开设有气孔。

通过采用上述方案，压力接口内的气体通过气孔进入基座，使谐振芯片感应，防止大压力气体直接进入，对谐振芯片进行保护。

优选的，所述基座的内部设置有引线柱，所述引线柱设置有七个，七个所述引线柱围绕基座中心环形阵列分布。

通过采用上述方案，引线柱连接基座两个侧面的电性元件。

优选的，所述引线柱与基座壳体之间通过玻璃烧结的方式固定连接，所述引线柱的一端通过金丝与谐振芯片电性连接，所述引线柱的另一端通过焊接的方式与控制电路板固定连接。

通过采用上述方案，金丝导电性更好，使电性传导稳定，玻璃烧结达到绝缘的效果。

优选的，所述进气口组件包括外壳、螺纹套和固定块，所述螺纹套套接于压力接口的进气嘴外部，所述螺纹套的顶部固定连接有固定块，所述固定块的左右两侧面均固定安装有滑块，所述外壳内壁的左右两侧面均开设有滑槽，所述滑块滑动连接于滑槽的内部。

通过采用上述方案，通过转动使螺纹套带动固定块和外壳螺纹连接在压力接口上，滑块使外壳能在固定块上滑动。

优选的，所述外壳和滑槽均呈L形，所述外壳的正面设置有封闭板。

通过采用上述方案，L形的滑槽使外壳可以向后滑动，防止下落，外壳的长度为压力接口进气嘴直径的两倍，封闭板长度为外壳长度的一半，封闭板用来封堵压力接口的进气嘴。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，具备以下有益效果：

该小型化高精度硅谐振压力传感器结构，基座采用镂空凸台的设计，谐振芯片通过胶和基座底部粘连，这种方式减小粘胶应力对传感器的影响，提高了硅谐振压力传感器的精度，设计的电气接口，是由不锈钢的圆盖和接线柱构成，两者通过玻璃烧结的方式连接，外部设备通过导线与电气接口上的接线柱相连，此设计不仅使传感器体积变小，也对装配工艺的要求大大降低，同时提高了传感器自身的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中小圆盖的左视结构示意图；

图3为本实用新型中基座的左视结构示意图；

图4为本实用新型中电气接口的左视结构示意图；

图5为本实用新型中进气口组件的正视剖视结构示意图。

图中：

1、压力接口；11、进气口组件；111、外壳；112、固定块；113、螺纹套；114、滑块；115、滑槽；116、封闭板；2、小圆盖；21、气孔；3、基座；4、圆筒；5、电气接口；51、圆形盖壳；52、接线柱；7、镂空凸台；8、引线柱；9、谐振芯片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，包括圆筒4，所述圆筒4的一端固定安装有基座3，所述基座3的一侧面设置有镂空凸台7，所述基座3的一侧面设置有谐振芯片9，所述谐振芯片9通过胶粘连于镂空凸台7表面，所述基座3的外部套接有压力接口1，所述压力接口1另一侧面设置有螺纹，所述压力接口1的另一侧面螺纹连接有进气口组件11，所述圆筒4的另一端设置有电气接口5，所述电气接口5包括圆形盖壳51和接线柱52，所述圆形盖壳51的一侧面和圆筒4固定连接，所述接线柱52设置有五个，所述接线柱52贯穿圆形盖壳51，所述接线柱52的外表面通过玻璃烧结的方式与圆形盖壳51固定连接，所述圆形盖壳51和圆筒4均由不锈钢材料构成。

所述压力接口1的长度大于基座3的长度，所述压力接口1的内壁通过激光焊接的方式与基座3和圆筒4的外部固定连接；所述基座3的一侧面固定连接有小圆盖2，所述小圆盖2设置于基座3和压力接口1之间，所述小圆盖2的内部开设有气孔21；所述基座3的内部设置有引线柱8，所述引线柱8设置有七个，七个所述引线柱8围绕基座3中心环形阵列分布；所述引线柱8与基座3壳体之间通过玻璃烧结的方式固定连接，所述引线柱8的一端通过金丝与谐振芯片9电性连接，所述引线柱8的另一端通过焊接的方式与控制电路板固定连接。

参阅图1-5，本实用新型在使用时，接线柱52与外部设备通过导线电性连接之后进行使用，外界压力气体通过压力接口1的进气嘴进入，气体进入后被小圆盖2阻挡，之后通过气孔21通向基座3的表面，谐振芯片9内的压力敏感膜发生形变，并将应力通过镂空凸台7传递给谐振子，从而改变谐振子谐振频率，得出最后的压力指数，本实用新型采用静电激励、电容拾振原理，能够将外界压力转化为频率信号输出，温度信息通过温度传感器采集后输出温度电压信息，经幅频变转化为频率信息输出。为了尽可能的压缩体积，其电路板之间的电气连接采用柔性线缆，谐振芯片9的传统粘接方式为面接触，本实用新型将粘接的面接触改为点接触，可降低传感器的粘接应力，提高其长期稳定性，硅谐振式压力传感器将测量得到的压力信息与温度信息通过曲线拟合得到准确的压力值，从而实现对压力的精确测量，具有高精度、高稳定、小体积以及准数字信号输出等优势；其中控制电路板和硅谐振式压力传感器未在说明书附图中体现。

实施例二

在实施例一的基础上增加了压力接口1进气嘴防尘的功能。

所述进气口组件11包括外壳111、螺纹套113和固定块112，所述螺纹套113套接于压力接口1的进气嘴外部，所述螺纹套113的顶部固定连接有固定块112，所述固定块112的左右两侧面均固定安装有滑块114，所述外壳111内壁的左右两侧面均开设有滑槽115，所述滑块114滑动连接于滑槽115的内部；所述外壳111和滑槽115均呈L形，所述外壳111的正面设置有封闭板116。

参阅图1-5，装置在不使用时，外部灰尘可能通过压力接口1的进气嘴进入基座3，长时间可能会堆积在谐振芯片9上影响芯片的压力识别，因此在压力接口1上设有进气口组件11，装置不使用时，将外壳111向外滑动，使封闭板116移动至压力接口1进气嘴的前方，在向下滑动，使封闭板116挡住压力接口1的进气嘴，防止外部灰尘进入，影响谐振芯片9功能，增加装置的使用寿命，进气口组件11可以通过螺纹套113转动，便于安装和拆除更换。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：包括圆筒(4)，所述圆筒(4)的一端固定安装有基座(3)，所述基座(3)的一侧面设置有镂空凸台(7)，所述基座(3)的一侧面设置有谐振芯片(9)，所述谐振芯片(9)通过胶粘连于镂空凸台(7)表面，所述基座(3)的外部套接有压力接口(1)，所述压力接口(1)另一侧面设置有螺纹，所述压力接口(1)的另一侧面螺纹连接有进气口组件(11)，所述圆筒(4)的另一端设置有电气接口(5)，所述电气接口(5)包括圆形盖壳(51)和接线柱(52)，所述圆形盖壳(51)的一侧面和圆筒(4)固定连接，所述接线柱(52)设置有五个，所述接线柱(52)贯穿圆形盖壳(51)，所述接线柱(52)的外表面通过玻璃烧结的方式与圆形盖壳(51)固定连接，所述圆形盖壳(51)和圆筒(4)均由不锈钢材料构成。

2.根据权利要求1所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述压力接口(1)的长度大于基座(3)的长度，所述压力接口(1)的内壁通过激光焊接的方式与基座(3)和圆筒(4)的外部固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述基座(3)的一侧面固定连接有小圆盖(2)，所述小圆盖(2)设置于基座(3)和压力接口(1)之间，所述小圆盖(2)的内部开设有气孔(21)。

4.根据权利要求1所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述基座(3)的内部设置有引线柱(8)，所述引线柱(8)设置有七个，七个所述引线柱(8)围绕基座(3)中心环形阵列分布。

5.根据权利要求4所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述引线柱(8)与基座(3)壳体之间通过玻璃烧结的方式固定连接，所述引线柱(8)的一端通过金丝与谐振芯片(9)电性连接，所述引线柱(8)的另一端通过焊接的方式与控制电路板固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述进气口组件(11)包括外壳(111)、螺纹套(113)和固定块(112)，所述螺纹套(113)套接于压力接口(1)的进气嘴外部，所述螺纹套(113)的顶部固定连接有固定块(112)，所述固定块(112)的左右两侧面均固定安装有滑块(114)，所述外壳(111)内壁的左右两侧面均开设有滑槽(115)，所述滑块(114)滑动连接于滑槽(115)的内部。

7.根据权利要求6所述的一种小型化高精度硅谐振压力传感器结构，其特征在于：所述外壳(111)和滑槽(115)均呈匚形，所述外壳(111)的正面设置有封闭板(116)。

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