CN223883114U - 一种用于气压测量的探头结构及气压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气压测量的探头结构及气压传感器，包括本体和进气接头，进气接头连接于本体的一侧，本体远离进气接头的一侧设有集气腔室，进气接头设有进气通道和扩散通道，扩散通道的两端分别连接进气通道和集气腔室，集气腔室远离扩散通道的一侧用于连接气压测量芯片，扩散通道的横截面积沿进气通道至集气腔室的方向扩大，集气腔室靠近进气通道的一侧设有稳流凹槽，稳流凹槽关于进气通道的轴心旋转对称。本实用新型减少了主流气流受到的干扰，能够提高主流气流所携带气压信息的保真性，气压测量精度高，整体结构的紧凑可靠。

Description

一种用于气压测量的探头结构及气压传感器

技术领域

本实用新型涉及气压探头领域，特别是涉及一种用于气压测量的探头结构及气压传感器。

背景技术

气压测量广泛应用于气象、航天航空、工业控制等领域，用于检测环境或密闭空间的气体压力，气压传感器能够收集气压信号转换为电信号或其他形式的信息输出，从而实现气压测量。

传统技术中，气压传感器主要包括气压测量芯片和探头结构，探头结构用于安装气压测量芯片，从而形成保护的效果。探头结构虽然能够对气压测量芯片形成保护，但现有技术中的探头结构会对传递到气压测量芯片的气流造成干扰，导致最终传递到气压测量芯片的气流所携带的气压信息失真，气压测量的可靠性不足。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种用于气压测量的探头结构及气压传感器，能够有效减少气流受到的干扰，能够有效确保气流所携带气压信息的保真性，用于气压测量的可靠性高。

根据本实用新型的第一方面实施例的一种用于气压测量的探头结构，包括本体和进气接头，进气接头连接于本体的一侧，本体远离进气接头的一侧设有集气腔室，进气接头设有进气通道和扩散通道，扩散通道的两端分别连接进气通道和集气腔室，集气腔室远离扩散通道的一侧用于连接气压测量芯片，扩散通道的横截面积沿进气通道至集气腔室的方向扩大，集气腔室靠近进气通道的一侧设有稳流凹槽，稳流凹槽关于进气通道的轴心旋转对称，稳流凹槽的深度为H，进气通道为圆形通道孔，进气通道的半径为R，R≤H≤2R。

在本实施例中，稳流凹槽呈圆环形，进气通道的轴心穿设于稳流凹槽的圆心。

在本实施例中，稳流凹槽包括多个凹槽单元，所有的凹槽单元均匀分布于进气通道所在轴心的四周。

在本实施例中，稳流凹槽的槽壁设有能量吸收纹理。

在本实施例中，集气腔室内设有过滤网，过滤网连接于集气腔室的中部。

在本实施例中，进气接头靠近本体一侧设有加强槽，加强槽围绕于进气接头的周向面，本体靠近进气接头的一侧设有加强凸缘。

在本实施例中，本体远离进气接头的一侧设有接插部。

根据本实用新型的第二方面实施例的一种气压传感器，包括上述任一项第一方面实施例的一种用于气压测量的探头结构，还包括气压测量芯片和后盖，后盖连接于本体远离进气接头的一侧，后盖中设有连通集气腔室的定位腔，气压测量芯片安装于定位腔中。

在本实施例中，后盖远离进气接头的一侧设有接线头。

本实用新型实施例至少具有如下有益效果：

通过扩散通道的横截面积逐渐扩大，能够降低气流速度，从而促进层流的形成，能够有效减少湍流对气压测量的干扰，能够显著提升测量精度，并且稳流凹槽设置为旋转对称的凹陷结构，配合扩散通道对气流形成的层流附着效果，能够全面有效地捕获气流中的涡流和噪声，通过动能耗散的方式将涡流和噪声转化为热能后能够形成低速的回流气体，能够有效稳定集气腔室内的主流气流，减少了主流气流受到的干扰，能够有效提高主流气流所携带气压信息的保真性，从而确保应用时所连接气压测量芯片接收到的气流稳定可靠，进而能够有效提高气压测量的准确性和可靠性，气压测量精度高；通过对稳流凹槽的深度优化设计，在确保稳流调节效果的同时，能够有效确保稳流凹槽的有效工作体积，既确保了探头结构对气压的快速响应，整体探头结构的紧凑可靠，能够有效适应小型化高精度的气压测量应用，可应用范围广。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构在另一视角下的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构的分解结构示意图；

图4为本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构在另一应用下的分解结构示意图；

图5为本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构的主视结构示意图；

图6为沿图5中A-A’的剖面结构示意图；

图7为本实用新型另一实施例的气压传感器的内部结构示意图。

附图标记：

本体100、集气腔室110、稳流凹槽120、能量吸收纹理121、过滤网130、加强凸缘140、接插部150；

进气接头200、进气通道210、扩散通道220、加强槽230；

气压测量芯片300；

后盖400、定位腔410、接线头420。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后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。

在本实用新型的描述中，如果有描述到线套、支架只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

气压测量用于检测环境或密闭空间的气体压力，气压传感器能够收集气压信号转换为电信号或其他形式的信息输出，从而实现气压测量。传统技术中，气压传感器主要包括气压测量芯片和探头结构，如MEMS芯片等压力敏感元件，用于将气压信号转换为电信号，探头结构用于安装气压测量芯片，从而形成保护的效果。探头结构虽然能够对气压测量芯片形成保护，但现有技术中的探头结构会对传递到气压测量芯片的气流造成干扰，导致最终传递到气压测量芯片的气流所携带的气压信息失真，气压测量的可靠性不足。

相关技术中，部分改进方案仅增加缓冲腔来稳定气流，但此类结构往往导致响应延迟或气流阻力增大，且无法有效处理涡流和噪声干扰，难以兼顾响应速度与测量精度。因此，亟需一种能够适应调节气流状态、抑制湍流干扰并保持高保真气压传输的探头结构并应用于气压传感器。

以下参照附图1至附图7，描述本实用新型实施例的用于气压测量的探头结构及气压传感器，能够有效减少气流受到的干扰，能够有效确保气流所携带气压信息的保真性，用于气压测量的可靠性高。

参照图1至图6，本实用新型第一方面实施例的一种用于气压测量的探头结构，包括本体100和进气接头200，进气接头200连接于本体100的一侧，本体100和进气接头200为一体成型结构，能够减少装配误差，本体100远离进气接头200的一侧设有集气腔室110，进气接头200设有进气通道210和扩散通道220，扩散通道220的两端分别连接进气通道210和集气腔室110，以实现进气通道210与集气腔室110之间的连通，进气通道210远离扩散通道220的一端用于连通目标测量空间，集气腔室110远离扩散通道220的一侧用于连接外部的气压测量芯片300，扩散通道220的横截面积沿进气通道210至集气腔室110的方向逐渐扩大，气流从进气通道210进入经过扩散通道220时，由于通道的横截面积在增大，根据伯努利效应可知气流速度下降，使流动更易保持层流状态，从而有效减少湍流，进而有效减小湍流对气压测量造成的干扰，应用于气压测量时，测量精度高，集气腔室110靠近进气通道210的一侧设有稳流凹槽120，在喇叭状的扩散通道220的导向作用下，气流的边界部分稳定附着到通道壁和腔室壁，在进入集气腔室110后气流的边界部分能够有效到达稳流凹槽120，稳流凹槽120能够有效捕获进入集气通道后气流中的涡流、噪声等不稳定部分，并通过动能耗散的方式将这些不稳定气流转化为热能，并且向集气腔室110形成低速的回流气体，从而有效抑制气压测量时涡流和噪声造成的干扰，主流气流的随机摆动小，能够确保气压输入到集气腔室110的保真性，输入最终到达气压测量芯片300的气流稳定性高，能够显著提高用于气压测量时的精度，稳流凹槽120关于进气通道210的轴心旋转对称，稳流凹槽120的深度为H，进气通道210为圆形通道孔，扩散通道220的通道壁呈圆台状的周向面形状，进气通道210的半径为R，R≤H≤2R，通过设置稳流凹槽120的深度小于或等于进气通道210的直径，并且稳流凹槽120的深度大于或等于进气通道210的半径，在有效抑制涡流和噪声干扰的同时，能够有效控制死区的体积，不仅能够确保相应速度，同时能够有效控制探头整体结构的体积。

其中，压力测量芯片可以为MEMS压阻式压敏芯片、电容式压敏芯片等压力敏感元件，MEMS是指微机电系统；主体可以为殷钢结构体，殷钢是指超因瓦合金，具有较低的膨胀系数，结构稳定。

通过扩散通道220的横截面积逐渐扩大，利用伯努利效应能够降低气流速度，从而促进层流的形成，能够有效减少湍流对气压测量的干扰，能够显著提升测量精度，并且稳流凹槽120设置为旋转对称的凹陷结构，配合扩散通道220对气流形成的层流附着效果，能够全面有效地捕获气流中的涡流和噪声，通过动能耗散的方式将涡流和噪声转化为热能后能够形成低速的回流气体，能够有效稳定集气腔室110内的主流气流，减少了主流气流的随机摆动，减少了主流气流受到的干扰，能够有效提高主流气流所携带气压信息的保真性，从而确保应用时所连接气压测量芯片300接收到的气流稳定可靠，进而能够有效提高气压测量的准确性和可靠性，气压测量精度高；通过对稳流凹槽120的深度优化设计，在确保稳流调节效果的同时，能够有效确保稳流凹槽120的有效工作体积，既确保了探头结构对气压的快速响应，又控制了整体探头结构的紧凑性，能够有效适应小型化高精度的气压测量应用，可应用范围广。

可以理解的是，参照图3，稳流凹槽120呈圆环形围绕于进气通道210的四周，进气通道210的轴心穿设于稳流凹槽120的圆心，能够确保稳流凹槽120对各个方向的气流均形成一致性高的抗干扰吸收效果，可有效提高用于气压测量的效果。

可以理解的是，参照图4，稳流凹槽120包括多个凹槽单元，所有的凹槽单元均匀分布于进气通道210所在轴心的四周，以使所有的凹槽单元关于进气通道210的轴心旋转对称。

可以理解的是，稳流凹槽120的槽壁设有用于吸收干扰能量的能量吸收纹理121，其中，能量吸收纹理121可为纳米级的波纹槽，通过能量吸收纹理121能够进一步提高对涡流、噪声耗散的效果，能够进一步提高气流传递的保真效果，能够有效提高用于气压测量时测量结果的可靠性。

可以理解的是，集气腔室110内设有过滤网130，过滤网130连接于集气腔室110的中部，以分隔扩散通道220和外部的气压测量芯片300，过滤网130能够降低输入气流中的杂质对气压测量芯片300造成的影响，不仅能够有效延长应用时所匹配的气压测量芯片300的使用寿命，同时能够进一步削弱集气腔室110内形成的涡流等不良影响，可有效提高应用于气压测量时的测量效果。优选的，过滤网130可以为烧结金属滤网。

可以理解的是，进气接头200靠近本体100一侧四周围绕设有加强槽230，进气接头200为圆柱状结构，加强槽230围绕于进气接头200的周向面，通过加强槽230能够有效提高进气接头200在多个维度的结构稳定性，且通过加强槽230能够形成卡位结构用于连接测量对象，本体100靠近进气接头200的一侧设有加强凸缘140，加强凸缘140呈环状围绕于进气接头200的四周，通过加强凸缘140能够有效提高整体探头结构的机械抗性，能够有效适配不同的应用场景，应用范围广。

其中，本体100的周向面为多边形结构，例如本体100的周向面围绕形成六边形的结构，能够令本体100获得螺母的外形，以方便拆装应用。

可以理解的是，本体100远离进气接头200的一侧设有用于连接其他外壳结构的接插部150，接插部150为管状结构，用于连接应用时的其他外壳结构，接插部150可以设置有用于连接的卡位结构或螺纹结构。

参照图7，本实用新型第二方面实施例的一种气压传感器，包括上述任一项第一方面实施例的一种用于气压测量的探头结构，还包括气压测量芯片300和后盖400，后盖400连接于本体100远离进气接头200的一侧，后盖400中设有连通集气腔室110的定位腔410，气压测量芯片300安装于定位腔410中，且气压测量芯片300的测量部正对集气腔室110，后盖400用于配合本体100对气压测量芯片300实现全面的保护。

利用伯努利效应，通过设计扩散通道220的横截面积逐渐扩大，能够降低气流速度，从而促进层流的形成，能够有效减少湍流对气压测量的干扰，能够显著提升测量精度，并且稳流凹槽120设置为旋转对称的凹陷结构，配合扩散通道220对气流形成的层流附着效果，能够全面有效地捕获气流中的涡流和噪声，通过动能耗散的方式将涡流和噪声转化为热能后能够形成低速的回流气体，能够有效稳定集气腔室110内的主流气流，减少了主流气流的随机摆动，减少了主流气流受到的干扰，能够有效提高主流气流所携带气压信息的保真性，从而确保气压测量芯片300接收到的气流稳定可靠，进而能够有效提高气压测量的准确性和可靠性，本气压传感器的气压测量精度高，测量结果准确可靠；通过对稳流凹槽120的深度优化设计，在确保稳流调节效果的同时，能够有效确保稳流凹槽120的有效工作体积，既确保了气压传感器对气压的快速响应，又控制了整体气压传感器的紧凑性，能够有效适应小型化高精度的气压测量应用，本气压传感器的可应用范围广。

可以理解的是，后盖400远离进气接头200的一侧设有接线头420，接线头420用于实现气压测量芯片300的导电线路连接，接线头420一般设置为防水接线头420。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，包括本体(100)和进气接头(200)，所述进气接头(200)连接于所述本体(100)的一侧，所述本体(100)远离所述进气接头(200)的一侧设有集气腔室(110)，所述进气接头(200)设有进气通道(210)和扩散通道(220)，所述扩散通道(220)的两端分别连接进气通道(210)和集气腔室(110)，所述集气腔室(110)远离所述扩散通道(220)的一侧用于连接气压测量芯片(300)，所述扩散通道(220)的横截面积沿所述进气通道(210)至所述集气腔室(110)的方向扩大，所述集气腔室(110)靠近所述进气通道(210)的一侧设有稳流凹槽(120)，所述稳流凹槽(120)关于所述进气通道(210)的轴心旋转对称，所述稳流凹槽(120)的深度为H，所述进气通道(210)为圆形通道孔，所述进气通道(210)的半径为R，R≤H≤2R。

2.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述稳流凹槽(120)呈圆环形，所述进气通道(210)的轴心穿设于所述稳流凹槽(120)的圆心。

3.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述稳流凹槽(120)包括多个凹槽单元，所有的所述凹槽单元均匀分布于所述进气通道(210)所在轴心的四周。

4.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述稳流凹槽(120)的槽壁设有能量吸收纹理(121)。

5.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述集气腔室(110)内设有过滤网(130)，所述过滤网(130)连接于所述集气腔室(110)的中部。

6.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述进气接头(200)靠近所述本体(100)一侧设有加强槽(230)，所述加强槽(230)围绕于所述进气接头(200)的周向面，所述本体(100)靠近所述进气接头(200)的一侧设有加强凸缘(140)。

7.根据权利要求1所述的一种用于气压测量的探头结构，其特征在于，所述本体(100)远离所述进气接头(200)的一侧设有接插部(150)。

8.一种气压传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的一种用于气压测量的探头结构，还包括气压测量芯片(300)和后盖(400)，所述后盖(400)连接于所述本体(100)远离所述进气接头(200)的一侧，所述后盖(400)中设有连通所述集气腔室(110)的定位腔(410)，所述气压测量芯片(300)安装于所述定位腔(410)中。

9.根据权利要求8所述的一种气压传感器，其特征在于，所述后盖(400)远离所述进气接头(200)的一侧设有接线头(420)。