CN217111250U - 一种压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器，压力传感器包括：外壳，为一端开口、另一端封闭的筒形；多个导电针，平行于外壳的轴向插设于外壳的另一端；敏感元件，设于外壳内，包括依次连通的第一圆筒和第二圆筒，第一圆筒背离第二圆筒的一端封闭，第一圆筒的一端表面设有多个电阻和电连接于电阻的多个焊盘；引线元件，位于外壳内且连接于敏感元件的第一圆筒；导电弯针，插设于引线元件，且导电弯针的一端电连接于导电针，导电弯针的另一端电连接于焊盘。本实用新型涉及的压力传感器利用引线元件代替电路板将敏感元件的焊盘与外部线缆连通，大大提高了传感器的耐高温性，满足高温或宽温区环境压力测量需求，适用于高温环境中高压测量的各种场合。

Description

一种压力传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种压力传感器。

背景技术

压力传感器是一种在工业生产、军事装备、航空航天、航海等领域广泛应用的基础力学类传感器。其测量原理大多利用惠斯通电桥原理、电阻应变效应或压阻效应，电桥桥臂电阻所在的弹性体表面在压力(压强)作用下产生的应变转换为电阻应变计的阻值变化，再通过惠斯通电桥将电阻变化转变为电压信号。

在一些工业领域，如石油、化工和冶金行业或领域，往往会有长时间工作在高温环境(200℃以上)下的中高压力测量需求，在航天航空以及军工领域的爆炸试验、发动机测试领域，通常会有高温，中高压力测试需求，对频响具有较高要求(通常要达到数千赫兹以上)。基于MEMS工艺的硅压组型测力传感器，应用在高温领域时会遇到诸多限制，比如需要温度补偿，且应用在高温环境下时，需要比较昂贵的补偿芯片，应用在中压领域 (十几个大气压至几十个大气压)时，通常需要充硅油适应不同介质特性，但又会大幅降低频响；耐高温(200℃以上)的硅压阻压力传感器对原材料和制造设备有着很高的要求，而且通常无法测量中高压压力，温冲性能不佳，如果采用充硅油封装，则又无法承受高温，且频响难以满足要求，而且价格昂贵。贴片式压力传感器，由于应变计基底和贴片胶为有机物，在高温环境下会加速老化，寿命大幅度下降，在典型的金属冶炼和石油行业，其寿命很难达到半年或一年以上，性能在高温环境下下降明显，且电阻应变计的温度特性一致性很难控制，采用温度补偿一方面有效温度补偿范围较窄，另一方面受温冲影响很大；对于在高温环境(200℃以上)下的中高压力测量需求，贴片式压力传感器往往寿命不够，更换传感器往往会造成停工，试验停止等问题，造成更大的损失甚至技术瓶颈，更多情况下往往只能用于一次性试验，且温度补偿范围有限，温冲性能差，难以满足高精度和多次使用需求。

此外，由于计算机技术、信息技术、人工智能等技术的迅速发展，军事装备和一些核心工业相关领域对分布式压力测量有了更高的要求，这些场合需要的传感器除了在耐受高温、腐蚀性有严苛要求外，还需要具备体积小巧，便于安装，对测试状态(试验件感压面形貌)也有要求，往往要求感压截面尽可能小，尽可能降低对试验件感压面的影响，硅压阻传感器在小型化、批量化方面虽然有天然优势，但在中高压测量时一旦采用充硅油技术就难以控制体积，贴片式压力传感器虽然可做到很小，但需要高水平技能人员人工装配，批量生产较为困难，所用应变计因为过小，阻值难以做到较大，传感器自身发热大，热稳定性差，预热时间和测量精度都会影响实际使用效果；更为复杂的是，不断新涌现的工业、航天航空和军工等领域，对压力传感器的综合要求越来越高，有时甚至会出现以上不同领域特殊要求的叠加，对压力传感器本身的要求成倍增加，而压力传感器本身属于用量较大的产品，如果不能批量生产，难以有效推动技术发展，产生社会良好的效益。

因此，需要一种耐高温、体积小、具有较高频响、能至少覆盖中压压力范围、寿命和可靠性优秀、同时易于批量生产的压力传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压力传感器，以解决传统压力传感器难以满足高温环境(200℃以上)下的中高压力测量需求以及提及难以做到很小的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种压力传感器，包括：

外壳，所述外壳为一端开口、另一端封闭的筒形；

多个导电针，多个所述导电针平行于所述外壳的轴向插设于所述外壳的所述另一端；

敏感元件，所述敏感元件设于所述外壳内，包括依次连通的第一圆筒和第二圆筒，所述第一圆筒背离所述第二圆筒的一端封闭，所述第一圆筒的所述一端表面设有多个电阻和电连接于所述电阻的多个焊盘；

引线元件，所述引线元件位于所述壳体内且连接于所述敏感元件的所述第一圆筒；

导电弯针，所述导电弯针插设于所述引线元件，且所述导电弯针的一端电连接于所述导电针，所述导电弯针的另一端电连接于所述焊盘。

优选地，所述敏感元件和所述外壳均由马氏体不锈钢或高温合金制成，所述外壳包括依次连通的第一筒段、第二筒段和第三筒段，所述第一筒段为六方筒形，且所述第一筒段的一端封闭且设有多个针孔，所述每个所述导电针穿过一个所述针孔；所述第二筒段的外壁上设有外螺纹，所述第三筒段的外径小于所述第二筒段的外径；

所述第二圆筒插设于所述第三筒段内。

优选地，所述第一圆筒的外周设有缺口，所述缺口平行于所述第一圆筒的中心轴，所述引线元件由陶瓷、奥氏体不锈钢或高温合金制成，包括连接板和由连接板伸出的补圆板，所述补圆板设于所述缺口处，且补齐所述缺口。

优选地，还包括箍环，所述箍环套设于所述第一圆筒和所述补圆板的外周，且与所述敏感元件的所述第一圆筒外周相接触；

所述第一圆筒的外径小于所述第二圆筒的外径，所述箍环的外径与所述第二圆筒的外径相同。

优选地，所述敏感元件的所述第一圆筒的所述一端表面上设有两个电阻对，每个所述电阻对包括一对串联的所述电阻，所述电阻对相互电连接形成惠斯通电桥；

所述焊盘电连接于所述电阻的引出端，且所述焊盘远离所述缺口设置。

优选地，所述敏感元件的所述第一圆筒的所述一端表面上还设有至少一个补偿电阻，所述补偿电阻电连接于所述惠斯通电桥，用于电桥零点补偿；

所述电阻、所述补偿电阻均为薄膜电阻。

优选地，所述敏感元件的所述焊盘的表面、所述导电针的表面和所述导电弯针的表面均镀覆金层。

优选地，所述敏感元件的所述第一圆筒的所述一端表面涂覆有三防保护层。

优选地，所述导电针位于所述外壳内的一端设有插接孔，所述导电弯针包括竖直部和由所述竖直部顶端弯折的水平部，每个所述导电弯针的所述水平部通过金线电连接于一个所述焊盘，每个所述导电弯针的所述竖直部的另一端插接于一个所述插接孔。

优选地，还包括密封片，所述外壳的所述另一端设有抽气孔，所述抽气孔为阶梯孔，所述密封片密封连接于所述阶梯孔内，且不凸出于所述外壳的所述另一端的表面。

本实用新型涉及的一种压力传感器，其有益效果在于：利用引线元件代替电路板将敏感元件的焊盘与外部线缆连通，大大提高了传感器的耐高温性；本实用新型有效解决了多种高温或宽温区环境压力测量需求下，高精度、中高压、小体积、高频响、高寿命、高可靠性等诸多苛刻要求之间的矛盾，适用于工业、航天航空以及军工领域高温环境中高压测量的各种场合。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器的第一视角结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器的第二视角结构示意图；

图3示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中外壳的结构示意图；

图4示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中敏感元件、引线元件和箍环的第一视角连接示意图；

图5示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中敏感元件、引线元件和箍环的第二视角连接示意图；

图6示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中敏感元件、引线元件的角连接示意图；

图7示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中敏感元件的结构示意图；

图8示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中敏感元件的电阻布置示意图；

图9示出了本实用新型的一个示例性实施例的压力传感器中惠斯通电桥的原理图。

附图标记说明：

1、敏感元件；101、第一圆筒；102、第二圆筒；2、外壳；201、第一筒段；202、第二筒段；203、第三筒段；3、引线元件；301、连接板；302、补圆板；4、箍环；5、导电弯针；6、导电针；7、金线；8、焊盘；9、割面；10、外螺纹；11、密封片，12、电阻；13、补偿电阻，14、针孔；15、插接孔；16、抽气孔，17、卡台。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种压力传感器，如图1和图9所示，包括：

外壳2，外壳2为一端开口、另一端封闭的筒形；

多个导电针6，多个导电针6平行于外壳2的轴向插设于外壳2的另一端；

敏感元件1，敏感元件1设于外壳2内，包括依次连通的第一圆筒101 和第二圆筒102，第一圆筒101背离第二圆筒102的一端封闭，第一圆筒 101的一端表面设有多个电阻12和电连接于电阻12的多个焊盘8；

引线元件3，引线元件3位于外壳2内且连接于敏感元件1的第一圆筒101；

导电弯针5，导电弯针5插设于引线元件3，且导电弯针5的一端电连接于导电针6，导电弯针5的另一端电连接于焊盘8。

本实用新型涉及的压力传感器，利用引线元件3代替电路板将敏感元件1的焊盘8与外部线缆连通，大大提高了传感器的耐高温性；本实用新型有效解决了多种高温或宽温区环境压力测量需求下，高精度、中高压、小体积、高频响、高寿命、高可靠性等诸多苛刻要求之间的矛盾，适用于工业、航天航空以及军工领域高温环境中高压测量的各种场合。

如图1至图3所示，敏感元件1和外壳2均由马氏体不锈钢或高温合金制成，外壳2包括依次连通的第一筒段201、第二筒段202和第三筒段 203，第一筒段201为六方筒形，且第一筒段201的一端封闭且设有多个针孔14，每个导电针6穿过一个针孔14；第二筒段202的外壁上设有外螺纹 10，第三筒段203的外径小于第二筒段202的外径；

第二圆筒102插接于第三筒段203内，且第二圆筒102的与第三筒段 203的端面对齐。

将外壳2安装于敏感元件1上，敏感元件1的第二圆筒102背离第一圆筒101的一端端与外壳2的第三筒段203背离第一筒段201的一端的端面处于同一平面，便于传感器安装使用时，通过此平面与使用场合接口平面间采用挤压密封的方式。

作为优选方案，敏感元件1与外壳2之间通过焊接密封连接，如激光焊接、氩弧焊、电子束焊等其他熔融焊接方法。

采用激光焊接将敏感元件1与外壳2焊接为一体，焊缝既可以保证结构强度，在传感器安装预紧力和介质压力作用下不发生相对运动，又可以使敏感元件1和外壳2之间没有缝隙，气体及其他异物不会从连接处进入传感器内部，实现密封。

敏感元件1由弹性膜片制成，在工作温度不超过300℃时，敏感元件1、外壳2通常使用强度高耐腐蚀的马氏体不锈钢，在温度更高时，则采用高温合金，具体可以根据使用需求选择。

如图1和图2所示，外壳2的第二筒段202外壁设有外螺纹10，可以通过缩小传感器的额高度而大幅缩小传感器体积，使敏感元件1内的空腔具有较大的径深比，使传感器具有较高频响；第一筒段201的外柱面为六方柱形，其具有六个侧面，且棱角倒圆角，第一筒段201的外柱面也可以为四方体形或圆柱形。第一筒段201、第二筒段202和第三筒段203内部形成安装空间，该安装空间为阶梯型。导电针6穿过第一筒段201至外壳2 内部，且平行于外壳2轴向设置。

第一圆筒101和第二圆筒102内部拼成圆柱形空腔，使用时，敏感元件1的第一圆筒101设于外壳2内，待检测压力作用于第一圆筒101的内侧面。

如图7所示，第一圆筒101的外周设有缺口9，该缺口9不与圆柱形空腔连通，缺口9平行于第一圆筒101的中心轴，缺口9使第一圆筒101形成切割面，该切割面平行于第一圆筒101的轴向；引线元件3由陶瓷、奥氏体不锈钢或高温合金制成，包括连接板301和由连接板301伸出的补圆板302，补圆板302设于缺口9处，且补齐缺口9。

作为优选，引线元件3使用陶瓷制成，可以适用于超过200℃的温度环境。

在本申请的其他实施例中，引线元件3也可以使用奥氏体不锈钢或高温合金制成，以适用于200℃左右的温度环境，在该温度环境下，使用奥氏体不锈钢或高温合金较使用陶瓷更经济。

如图5和图6所示，引线元件3的连接板301为圆柱体平行于其轴向切割形成，连接板301可以为圆形的大割圆、也可以为小割圆或半圆，将圆形的板材沿厚度方向切割一部分，便于避让导线弯针5和焊盘8焊接时的操作；补圆板302也是由圆柱体平行于其轴向切割形成，补圆板302为圆形的小割圆，补圆板302卡在缺口9处后，与第一圆筒101的外周形成整圆。

如图4和图5所示，压力传感器还包括箍环4，箍环4套设于第一圆筒 101和补圆板302的外周，且与敏感元件1的第一圆筒101外周相接触，用于将补圆板302与第一圆筒101紧固；

第一圆筒101的外径小于第二圆筒102的外径，箍环4的外径与第二圆筒102的外径相同。

箍环4为圆环形结构，第一圆筒101的外径小于第二圆筒102的外径从而形成台阶，外壳2的内壁设有卡台17，箍环4的一端卡在台阶上，另一端卡在卡台17，使箍环4轴向压紧第一圆筒101与引线元件3，确保在力学环境如振动、冲击、加速度以及热环境的热胀冷缩影响下，仍使敏感元件1与引线元件3牢靠固定，引线元件3用于固定导电弯针5。

作为优选方案，可以采用如激光焊接等焊接方式将箍环4和敏感元件1 外壁焊接在一起，使传感器内部结构更加牢固。

敏感元件1的第一圆筒101的一端表面上设有两个电阻对，每个电阻对包括一对串联的电阻12，电阻对相互电连接形成惠斯通电桥；

焊盘8电连接于电阻12的引出端，且焊盘8远离缺口9设置。

在本申请的一个实施例中，如图8所示，两个电阻对呈对称分布。

在本申请的其他实施例中，两个电阻对呈轴对称地沿第一圆筒101的直径方向分布，且直径方向与第一圆筒101的缺口9平行，对称轴垂直于两个电阻对所在的直径方向，对称轴每侧各有一个电阻对，每个电阻对含有两个电阻12。

由于压力传感器的受力面，即第一圆筒101的一端内表面受力均匀，电阻对的布置方式可以不是对称的，也可以不做限制，具体根据实际情况而定。

敏感元件1的第一圆筒101的一端表面上还设有至少一个补偿电阻13，补偿电阻13电连接于惠斯通电桥，用于电桥零点补偿；

电阻12、补偿电阻13均为薄膜电阻。

如图9所示，惠斯通电桥具有四个端点，其中端点a(A)和端点d分别为电源正极和电源负极，端点c和端点d分别为电源正极和电源负极，端点a(A)为开放端点，具有两个连接点，补偿电阻13的两个引出端分别连接于两个连接点，并根据实际情况和测试结果调整补偿电阻13的串联位置，使端点a作为输出正极或使端点A作为输出负极，从而使输出正极和输出负极之间的电位差接近0。

如图3所示，导电针6位于外壳2内的一端设有插接孔15，导电弯针 5包括竖直部和由竖直部一端弯折的水平部，每个导电弯针5的水平部通过金线7电连接于一个焊盘8，每个导电弯针5的竖直部的另一端插接于一个插接孔15。

导电弯针5和导电针6可以采用高温合金制成，在烧结固定后镀金。金线7采用市场上常见的标准产品。

导电弯针5的竖直部与插接孔15的轴线重合，且为轴孔配合，导电弯针5的竖直部平行于第一圆筒101的轴向，水平部垂直于第一圆筒101的轴向。

安装外壳2时，将外壳2的导电针6的插接孔15套在引线元件3的导电弯针5上，牢靠的挤压接触一方面保证了导电性能，另一方面增加了引线元件3的稳定性，使得引线元件3更容易抵抗力学环境和热环境的影响。

作为优选方案，插接孔15的入口处可以设置为喇叭口结构，便于由于加工和装配误差积累导致导电弯针5竖直部的轴线和插接孔15的轴线不完全垂直时，易于装配。

作为可选方案，插接孔15的直径可以大于导电弯针5竖直部的直径，同时在插接孔15内设置向孔内轴线拱起且围绕内孔圆周布置若干弹簧片，易于装配的同时，当导电弯针5插入插接孔15内时，弹簧片由于弹力作用，沿导电弯针5周向紧压在导电弯针5的外周，实现良好的电性接触。

敏感元件1的焊盘8的表面、导电针6的表面和导电弯针5的表面均镀覆金层。焊盘8、导电针6和导电弯针5镀金以及采用金线7连接，能够防止环境气氛的侵蚀，提高寿命和可靠性。焊盘8和导电弯针5以及金线7 之间通过金丝球焊固定。金丝球焊工艺成熟高效，适合批产，便于传感器批量化生产。

在本申请的其他实施例中，敏感元件1与导电弯针5可以采用便于小批量生产的高温手工钎焊方法；采用高熔点钎焊料，使用高温烙铁、火焰焊枪或热烘箱等设备实现引线与敏感元件1焊盘8、导电弯针5的焊接，从而实现敏感元件1焊盘8和导电弯针5的导通。

在本申请的一个实施例中，焊盘8为五个，呈弧形设置，且位于连接板301的被切割处下方，以便于加工。

导电弯针5为四个，每个导电弯针5与一个焊盘8通过一个金线7电连接，使用金线7将敏感元件1上的部分焊盘8与引线元件3上的导电弯针5连接起来，将外壳2的导电针6的插接孔15套在引线元件3上导电弯针5的竖直部上，敏感元件1上的电阻12组成惠斯通电桥，并由外壳2上裸露的导电针6向外输出零点信号，当介质充满敏感元件1内的空腔并作用在敏感元件1的第一圆筒101的内表面上时，传感器输出与压力呈比例的信号。

在本申请的一个实施例中，可以在敏感元件1的第一圆筒101的一端表面涂覆有三防保护层，以对电阻12和焊盘8三防保护。在恶劣环境下，如湿热、结霜污染等可能造成传感器损坏，因此对敏感元件1的弹性膜片表面进行三防处理，以使其能在恶劣环境下长期稳定的实现高精度测量，三防保护层的材料可以根据工作温度及具体环境选用，如有机硅三防漆或聚氨酯三防漆等，用于对电阻12和焊盘8防水防尘防静电。三防保护层的材料选用时要适合工作温度，增加敏感元件表面抵抗环境气氛侵蚀的能力。

在本申请的其他实施例中，也可以对外壳2内部抽真空处理，使敏感元件1处于真空环境下，在该种情况下，可以不对敏感元件1的表面设置三防保护层。

压力传感器还包括密封片11，外壳2的另一端设有抽气孔16，抽气孔 16为阶梯孔，包括大径段和小径段，大径段靠近外壳2的另一端表面，密封片11密封连接于阶梯孔内，且不凸出于外壳2的另一端的表面。密封片 11与外壳2之间通过焊接连接。

密封片11连接于阶梯孔的大径段内，与抽气孔16轴孔配合，密封片 11裸露一端与外壳2外表面齐平，阶梯孔既可以使传感器内部气体在真空环境下快速排出，又可以作为密封片11的承载台，使得密封片11不会掉入传感器内部，外壳2与密封片11外表面齐平便于实施焊接。

在本申请的一个实施例中，通过真空电子束焊焊接密封片11与外壳2，首先需要将传感器置于电子束焊的真空箱内，抽真空过程可同时实现传感器内部气体排出，使用电子束将密封片11与外壳2焊接固定后，焊缝同样有密封作用，将传感器从真空箱取出后，传感器内部形成真空环境。

在本申请的其他实施例中，将传感器置于真空箱内，排出内部气体后，在密封片11与外壳2接触面上涂覆真空润滑脂，或设置密封垫，使用工装在密封片11上施加一定压力，将传感器从真空箱内取出后，使用激光焊接将密封片11与外壳2固定密封。

通过抽气孔16使传感器内部保持真空状态，不仅能够保证传感器内部材料不受各类环境气体组分侵蚀，而且不会由于内部气体状态因温度影响导致传感器示值随温度漂移或造成测量精度下降。

本申请的压力传感器使用时，传感器通过外壳2上的外螺纹10安装在使用端接口上，根据使用端接口形状可采用生料带密封或密封垫密封，常用的生料带或聚四氟乙烯密封垫一般用于300℃以下，更高温度时应使用金属密封垫或直接焊接于测压管路上。电气部分采用带孔压接插针连接外壳2 上裸露的导电针6，另一端压接导线连接测试仪器仪表，输出电信号，当介质导入敏感元件1腔体形成压力，并使得敏感元件1上表面形变时，传感器输出与施加压力呈近似线性关系的电信号。

本实用新型的传感器通过将外螺纹10设置于外壳2，大幅缩小传感器体积，通过金丝球焊用金线7连接敏感元件1和引线元件3，避免使用通常传感器封装必须使用的锡焊料，敏感元件1焊盘8采用镀金保护，引线元件3和外壳2的导电弯针5和导电针6通过玻璃粉烧结方法固定在对应的孔内，可以确保固定强度，耐受高温和密封性，导电弯针5和导电针6表面镀金，确保引线、引线焊点可以耐受远超200℃的高温，化学和物理导电性能保持稳定，通过将外壳2和敏感元件1使用激光焊接固定和密封，外壳2和密封片11在真空环境下采用电子束焊接固定和密封，不仅使传感器内部长期保持真空状态，确保敏感元件1和各电气连接点不受各种环境气体组分缓慢侵蚀，而且真空状态不会因为环境温度使内部密封气体状态变化导致压力测量值缓慢漂移或精度下降，同时激光焊接和电子束焊接可以保证焊接强度，满足结构承受安装预紧力和测试压力时的强度要求，敏感元件1和薄膜电阻结构特征可以实现优良的测试精度和无补偿状态下优良的温漂性能，敏感元件1内腔较好的径深比，可以确保大多数应用环境下的频响要求；本实用新型有效解决了多种高温或宽温区环境压力测量需求下，高精度、中高压、小体积、高频响、高寿命、高可靠性等诸多苛刻要求之间的矛盾，适用于工业、航天航空以及军工领域高温环境中高压测量的各种场合。

本实用新型的压力传感器的制作方法包括：

步骤1：制作敏感元件1的第一圆筒101和第二圆筒102，利用溅射薄膜工艺在第一圆筒101的一端表面形成电阻12、焊盘8以及用于电连接电阻12和焊盘8的内埋连接线；

步骤2：制作引线元件3、外壳2、导电弯针5和导电针6，采用玻璃粉烧结工艺将导电弯针5烧结于引线元件3、将导电针6烧结于外壳2的另一端；

步骤3：将引线元件3连接于敏感元件1的第一圆筒101，采用金丝球焊将敏感元件1的焊盘8和导电弯针5电连接；

步骤4：将导电弯针5插接于导电针6，形成接触导通，并将外壳2套设于敏感元件1上，通过焊接将敏感元件1和外壳2进行焊接固定和密封；

步骤5：将压力传感器置于真空环境预设时间，并将外壳2与敏感元件 1之间的气体抽出后，密封外壳2，并从真空环境中取出压力传感器。

其中，步骤1中采用溅射薄膜工艺制作敏感元件1，更易实现小型化，且使用温度范围宽，确保了宽温区工作以及低温漂特性，未补偿时全温区温度性能已十分优良，如在-50℃至250℃内，全温区零点漂移值大多数在 3％FS/以内，甚至2％FS以内，通过温度补偿可近一步提高；传感器的常温精度可达到0.2％FS甚至0.1％FS以内；传感器直径可以达到10mm或以内，外壳螺纹达到M10×1或更小，传感器总高度可以达到20mm以内；敏感元件空腔的径深比可达到1作用，传感器敏感元件感压面固有频率可达到数十kHz以上，传感器的有效频响可达到数kHz甚至十几kHz。

步骤2中，通过玻璃粉烧结工艺将每个导电弯针5烧结于引线元件3 上对应的孔内，将每个导电针6烧结于外壳2上对应的一个针孔14内，以便固定。

步骤3中，将箍环4套设在敏感元件1的第一圆筒101外侧，将引线元件3的补圆板302插入第一圆筒101与箍环4之间的空隙，补齐缺口9；用金丝球焊首先在敏感元件1电桥的端点焊盘8上焊接第一点，然后引线至引线元件3导电弯针5的端头上焊接第二点。

步骤4中，安装外壳2，将导电针6一一套入引线元件3上的导电弯针 5上，形成接触导通，同时外壳2套入敏感元件1上，采用激光焊等焊接方式将敏感元件1与外壳2进行焊接固定和密封。

步骤5中，将外壳2与敏感元件1之间的气体抽出后，在外壳2上的抽气孔16处安装密封片11，采用真空电子束焊将外壳2与密封片4焊接固定和密封，将传感器从真空环境中取出，进行整体调试和试验。

在本申请的其他实施例中，不对压力传感器抽真空处理时，可以在敏感元件1的第一圆筒101的一端表面进行三防保护，即在敏感元件1焊盘8 所在表面均匀涂覆三防保护层并固化，以保护焊盘8及电阻12。

本实用新型的制造压力传感器的方法所采用的技术成熟且便捷容易，十分适合机器化、流水线形式的批量生产。

整个传感器所采用的所有加工制造方法成熟容易，敏感元件1加工制造使用的溅射薄膜工艺本身十分适合机器化、流水线形式的批量生产。其余零件都可以通过传统机械加工工艺、烧结工艺及集成电路封装、焊接以及装配工艺等实现，相对的瓶颈是人工装配、调试和检验试验，通过成熟的普通传感器生产线已经广泛使用的电动工具、特制工装、焊接设备可解决人工焊接、装配、调试和检验试验的问题。整体方案在工序上可以按照成熟传感器生产流程的工序划分，并根据需求规模配置适当数量的装配工装和标定、试验检验工装实现批生产。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：

外壳(2)，所述外壳(2)为一端开口、另一端封闭的筒形；

多个导电针(6)，多个所述导电针(6)平行于所述外壳(2)的轴向插设于所述外壳(2)的所述另一端；

敏感元件(1)，所述敏感元件(1)设于所述外壳(2)内，包括依次连通的第一圆筒(101)和第二圆筒(102)，所述第一圆筒(101)背离所述第二圆筒(102)的一端封闭，所述第一圆筒(101)的所述一端表面设有多个电阻(12)和电连接于所述电阻(12)的多个焊盘(8)；

引线元件(3)，所述引线元件(3)位于所述外壳(2)内且连接于所述敏感元件(1)的所述第一圆筒(101)；

导电弯针(5)，所述导电弯针(5)插设于所述引线元件(3)，且所述导电弯针(5)的一端电连接于所述导电针(6)，所述导电弯针(5)的另一端电连接于所述焊盘(8)。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述敏感元件(1)和所述外壳(2)均由马氏体不锈钢或高温合金制成，所述外壳(2)包括依次连通的第一筒段(201)、第二筒段(202)和第三筒段(203)，所述第一筒段(201)为六方筒形，且所述第一筒段(201)的一端封闭且设有多个针孔(14)，所述每个所述导电针(6)穿过一个所述针孔(14)；所述第二筒段(202)的外壁上设有外螺纹(10)，所述第三筒段(203)的外径小于所述第二筒段(202)的外径；

所述第二圆筒(102)插接于所述第三筒段(203)内。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一圆筒(101)的外周设有缺口(9)，所述缺口(9)平行于所述第一圆筒(101)的中心轴，所述引线元件(3)由陶瓷、奥氏体不锈钢或高温合金制成，包括连接板(301)和由连接板(301)伸出的补圆板(302)，所述补圆板(302)设于所述缺口(9)处，且补齐所述缺口(9)。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，还包括箍环(4)，所述箍环(4)套设于所述第一圆筒(101)和所述补圆板(302)的外周，且与所述敏感元件(1)的所述第一圆筒(101)外周相接触；

所述第一圆筒(101)的外径小于所述第二圆筒(102)的外径，所述箍环(4)的外径与所述第二圆筒(102)的外径相同。

5.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述敏感元件(1)的所述第一圆筒(101)的所述一端表面上设有两个电阻对，每个所述电阻对包括一对串联的所述电阻(12)，所述电阻对相互电连接形成惠斯通电桥；

所述焊盘(8)电连接于所述电阻(12)的引出端，且所述焊盘(8)远离所述缺口(9)设置。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述敏感元件(1)的所述第一圆筒(101)的所述一端表面上还设有至少一个补偿电阻(13)，所述补偿电阻(13)电连接于所述惠斯通电桥，用于电桥零点补偿；

所述电阻(12)、所述补偿电阻(13)均为薄膜电阻。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述敏感元件(1)的所述焊盘(8)的表面、所述导电针(6)的表面和所述导电弯针(5)的表面均镀覆金层。

8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述敏感元件(1)的所述第一圆筒(101)的所述一端表面涂覆有三防保护层。

9.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述导电针(6)位于所述外壳(2)内的一端设有插接孔(15)，所述导电弯针(5)包括竖直部和由所述竖直部一端弯折的水平部，每个所述导电弯针(5)的所述水平部通过金线(7)电连接于一个所述焊盘(8)，每个所述导电弯针(5)的所述竖直部的另一端插接于一个所述插接孔(15)。

10.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括密封片(11)，所述外壳(2)的所述另一端设有抽气孔(16)，所述抽气孔(16)为阶梯孔，所述密封片(11)密封连接于所述阶梯孔内，且不凸出于所述外壳(2)的所述另一端的表面。

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