CN219573314U - 一种敏感电阻压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种敏感电阻压力传感器，属于压力传感器技术领域，包括顶壳与底壳，顶壳内设有感应芯片，顶壳内位于感应芯片上方处设有一垫板，垫板顶面设有一承载环轴，承载环轴上方设有一向上凸起呈弧面状的金属电阻应变片，金属电阻应变片四周边缘连接设置电阻延伸应变片，电阻延伸应变片围设一圈呈圆台台面形状，电阻延伸应变片底端固定连接在承载环轴顶端，金属电阻应变片上方设有一受压轴，受压轴底面向上拱起呈弧面状且与金属电阻应变片弧面连接，顶壳顶面开设一通孔，受压轴顶端露出通孔。金属应变片与受压轴底面呈上凸的弧面状，能够均匀的分散来自各个方向的压力，避免应力产生，弧面状的金属电阻应变片表面光滑，能够消除内部的集中应力。

Description

一种敏感电阻压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力传感器技术领域，更具体的，涉及一种敏感电阻压力传感器。

背景技术

压阻式压力传感器作为压力传感器的一种，主要是通过金属电阻应变片来感应压力的大小，工作原理是：吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，又可称为电阻应变效应；由于金属电阻应变片在受压时，会同时受到其它方向的应力及自身受压变形产生的内应力进而影响感应精度，因此部分压力传感器会通过对金属电阻应变片的位置、形状、角度的调整来最大化的规避应力影响，例如一种MEMS压力传感器(专利号：CN201920417889.1)其包括衬底，位于衬底上方并与衬底形成真空腔的压力敏感膜，压力敏感膜的中部设置有压敏电阻，压敏电阻的端部设置有供信号引出的引线，压力敏感膜面向衬底的一侧设置有第一缓冲单元，第一缓冲单元包括位于衬底顶端的支撑部、连接支撑部且向真空腔内部延伸的倾斜部，第一缓冲单元与压力敏感膜直接接触。上述MEMS压力传感器，通过在压力敏感膜的至少一侧设置阶梯状缓冲单元，降低敏感膜对应力变化的敏感性，降低外界应力对压敏电阻的影响，同时释放敏感膜的内应力，提高压力传感器的信噪比，进而实现提升压力传感器的性能。

现有的压阻式压力通过在平面状态的敏感电阻膜旁侧设置阶梯状的缓冲单元来消减外部应力及内应力，这种阶梯状缓冲单元只能从整个压力结构上消减部分应力，由于平面状态的敏感电阻膜片各个局部受到的压力方向可能不同，产生的应力并不能完全消耗掉，且阶梯状缓冲单元与平面状的敏感电阻膜片间存在弯折点，在受压力时弯折点会集中受力，容易导致弯折处受力过度造成损坏。

实用新型内容

通过将金属应变片与受压轴底面设置呈上凸的弧面状，能够均匀的分散来自各个方向的压力，避免应力产生，且弧面状的金属电阻应变片呈光滑过度，能够消除内部的集中应力。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种敏感电阻压力传感器，包括组成传感器的顶壳与底壳，顶壳内下部位置设有感应芯片，顶壳内位于感应芯片上方处设有一圆柱状的垫板，垫板侧壁固定连接在顶壳内壁上，垫板顶面设有一承载环轴，承载环轴上方设有一向上凸起呈弧面状的金属电阻应变片，金属电阻应变片四周边缘连接设置电阻延伸应变片，电阻延伸应变片围设一圈呈圆台台面形状，电阻延伸应变片底端固定连接在承载环轴顶端，金属电阻应变片、电阻延伸应变片与承载环轴组合形成一真空腔，金属电阻应变片上方设有一受压轴，受压轴底面向上拱起呈弧面状且与金属电阻应变片弧面连接，顶壳顶面开设一通孔，受压轴顶端露出通孔，金属电阻应变片通过导线连接感应芯片。工作原理是：首先，将整个压力传感器安装固定好并电路与外部显示控制结构连接；其次，当受压轴受到外部压力时会往金属电阻应变片上挤压，由于金属电阻应变片呈上凸的弧面状，加之受压轴底面也呈上凸的弧面状，能够均匀的分散来自各个方向的压力，避免因局部压力过大导致的应力产生影响电阻感应的精度，且弧面状的金属电阻应变片呈光滑过度，能够消除内部的集中应力，通过圆台台面状的电阻延伸应变片与金属电阻应变片过渡连接可以避免弯折点的产生，进而降低压力带来的损坏；最终，通过选用传感器接口芯片(型号可选择：MAX31855KASA)作为感应芯片，能够通过导线传导的金属电阻应变片受压后的变形程度相应的电阻信号来感应压力大小。

进一步优选方案：所述受压轴底面向上拱起弧形面上铺设一层防护压垫，防护压垫呈上凸的弧面状且弧度与金属电阻应变片弧度相同。在受压轴底面与金属应变片连接处设置一上凸弧度与金属应变片弧度相同的防护压垫，在起到到防护作用的同时又能够匹配弧度，保证各个方向压力分散的均匀性。

进一步优选方案：所述电阻延伸应变片纵向剖视的外壁、内壁分别与金属电阻应变片纵向剖视的上弧面、下弧面相切。将电阻延伸应变片与金属电阻应变片设置成相切连接，使得连接处光滑过渡，避免受压集中产生应力对结构造成损坏。

进一步优选方案：所述电阻延伸应变片底端端面呈水平状态，且电阻延伸应变片底端与承载环轴顶端水平平齐连接。电阻延伸应变片底端与承载环轴顶端水平平齐连接，使得受到的压力整体沿竖直方向最终作用在承载环轴上，可以避免角度倾斜使得压力从各个反向反作用回电阻延伸应变片与金属电阻应变片而影响感应的精度。

进一步优选方案：所述承载环轴顶端与电阻延伸应变片连接处设有一密封环。密封环的设置能够保证连接处的密封性，进而保证真空腔的真空状态，避免真空腔真空破坏进入空气后对金属电阻应变片产生向上的空气阻力而影响感应精度。

进一步优选方案：所述承载环轴与密封环两侧均开设竖直对齐的穿线孔，所述垫板上竖直对齐两穿线孔开设穿孔，导线贯穿穿线孔与穿孔。设置穿线孔与穿孔结构，方便压力传感器内部线路的铺设、连接。

本实用新型提供了一种敏感电阻压力传感器，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过将金属应变片与受压轴底面设置呈上凸的弧面状，能够均匀的分散来自各个方向的压力，避免应力产生，且弧面状的金属电阻应变片呈光滑过度，能够消除内部的集中应力。

2、本实用新型优点在于将电阻延伸应变片与金属电阻应变片设置成相切连接，使得连接处光滑过渡，避免受压集中产生应力对结构造成损坏。

附图说明

图1为本实用新型整体纵向剖视结构示意图。

图2为本实用新型金属电阻应变片、电阻延伸应变片、受压轴连接结构示意图。

图3为本实用新型外部整体结构示意图。

图4为本实用新型金属电阻应变片、电阻延伸应变片整体连接结构示意图。

1-4中：1、顶壳；2、底壳；3、受压轴；4、通孔；5、金属电阻应变片；6、电阻延伸应变片；7、防护压垫；8、穿线孔；9、真空腔；10、垫板；1001、穿孔；11、导线；12、感应芯片；13、承载环轴；14、密封环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-4，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：

请参阅图1至4：

顶壳1与底壳2组成传感器，顶壳1内下部位置设有感应芯片12，顶壳1内位于感应芯片12上方处设有一圆柱状的垫板10，垫板10侧壁固定连接在顶壳1内壁上，垫板10顶面设有一承载环轴13，承载环轴13上方设有一向上凸起呈弧面状的金属电阻应变片5，金属电阻应变片5四周边缘连接设置电阻延伸应变片6，电阻延伸应变片6围设一圈呈圆台台面形状，电阻延伸应变片6底端固定连接在承载环轴13顶端，承载环轴13顶端与电阻延伸应变片6连接处设有一密封环14，金属电阻应变片5、电阻延伸应变片6与承载环轴13组合形成一真空腔9，金属电阻应变片5上方设有一受压轴3，受压轴3底面向上拱起呈弧面状且与金属电阻应变片5弧面连接，受压轴3底面向上拱起弧形面上铺设一层防护压垫7，防护压垫7呈上凸的弧面状且弧度与金属电阻应变片5弧度相同，顶壳1顶面开设一通孔4，受压轴3顶端露出通孔4，金属电阻应变片5通过导线11连接感应芯片12。

电阻延伸应变片6纵向剖视的外壁、内壁分别与金属电阻应变片5纵向剖视的上弧面、下弧面相切；电阻延伸应变片6底端端面呈水平状态，且电阻延伸应变片6底端与承载环轴13顶端水平平齐连接。

承载环轴13与密封环14两侧均开设竖直对齐的穿线孔8，垫板10上竖直对齐两穿线孔8开设穿孔1001，导线11贯穿穿线孔8与穿孔1001。

工作原理是：首先，将整个压力传感器安装固定好并电路与外部显示控制结构连接；其次，当受压轴3受到外部压力时会往金属电阻应变片5上挤压，由于金属电阻应变片5呈上凸的弧面状，加之受压轴3底面也呈上凸的弧面状，能够均匀的分散来自各个方向的压力，避免因局部压力过大导致的应力产生影响电阻感应的精度，且弧面状的金属电阻应变片5呈光滑过度，能够消除内部的集中应力，通过圆台台面状的电阻延伸应变片6与金属电阻应变片5过渡连接可以避免弯折点的产生，进而降低压力带来的损坏；最终，通过选用电阻式传感器接口芯片(型号可选择：MAX31855KASA)作为感应芯片12，能够通过导线11传导的金属电阻应变片5受压后的变形程度相应的电阻信号来感应压力大小。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对应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 (6)

1.一种敏感电阻压力传感器，包括组成传感器的顶壳(1)与底壳(2)，顶壳(1)内下部位置设有感应芯片(12)，其特征在于：顶壳(1)内位于感应芯片(12)上方处设有一圆柱状的垫板(10)，垫板(10)侧壁固定连接在顶壳(1)内壁上，垫板(10)顶面设有一承载环轴(13)，承载环轴(13)上方设有一向上凸起呈弧面状的金属电阻应变片(5)，金属电阻应变片(5)四周边缘连接设置电阻延伸应变片(6)，电阻延伸应变片(6)围设一圈呈圆台台面形状，电阻延伸应变片(6)底端固定连接在承载环轴(13)顶端，金属电阻应变片(5)、电阻延伸应变片(6)与承载环轴(13)组合形成一真空腔(9)，金属电阻应变片(5)上方设有一受压轴(3)，受压轴(3)底面向上拱起呈弧面状且与金属电阻应变片(5)弧面连接，顶壳(1)顶面开设一通孔(4)，受压轴(3)顶端露出通孔(4)，金属电阻应变片(5)通过导线(11)连接感应芯片(12)。

2.根据权利要求1所述的一种敏感电阻压力传感器，其特征在于：所述受压轴(3)底面向上拱起弧形面上铺设一层防护压垫(7)，防护压垫(7)呈上凸的弧面状且弧度与金属电阻应变片(5)弧度相同。

3.根据权利要求1所述的一种敏感电阻压力传感器，其特征在于：所述电阻延伸应变片(6)纵向剖视的外壁、内壁分别与金属电阻应变片(5)纵向剖视的上弧面、下弧面相切。

4.根据权利要求1所述的一种敏感电阻压力传感器，其特征在于：所述电阻延伸应变片(6)底端端面呈水平状态，且电阻延伸应变片(6)底端与承载环轴(13)顶端水平平齐连接。

5.根据权利要求4所述的一种敏感电阻压力传感器，其特征在于：所述承载环轴(13)顶端与电阻延伸应变片(6)连接处设有一密封环(14)。

6.根据权利要求1所述的一种敏感电阻压力传感器，其特征在于：所述承载环轴(13)与密封环(14)两侧均开设竖直对齐的穿线孔(8)，所述垫板(10)上竖直对齐两穿线孔(8)开设穿孔(1001)，导线(11)贯穿穿线孔(8)与穿孔(1001)。