一種壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力傳感器，包括壓力感應(yīng)傳輸單元、相互獨立的螺紋式機(jī)械接口和外殼，所述的螺紋式機(jī)械接口和所述外殼配合固定在一起，所述螺紋式機(jī)械接口與所述壓力感應(yīng)傳輸單元連接。本發(fā)明通過研究壓力傳感器所承受的壓力分布情況，將壓力傳感器上分為螺紋式機(jī)械接口和外殼，從而在客觀上能夠?qū)崿F(xiàn)對螺紋式機(jī)械接口和外殼的分別加工與制作。對負(fù)有壓力承受和壓力敏感要求的螺紋式機(jī)械接口可以選用優(yōu)質(zhì)材料制作，在加工技術(shù)指標(biāo)上可以單獨提出更高的要求。而對外殼則可以選用普通材料，在加工技術(shù)指標(biāo)上也可以適當(dāng)?shù)慕档鸵?。這種螺紋式機(jī)械接口和外殼分別加工制作的技術(shù)方案，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且顯然能夠大大降低壓力傳感器的生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)傳感部件，特別是涉及一種壓力傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器 主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。我們知道，晶體是各向 異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形 時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力 的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個效應(yīng) 研制出了壓力傳感器。
[0003] 當(dāng)然，壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感 器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容 式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的 精度以及較好的線性特性。
[0004] 在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認(rèn)識一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片 是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的 主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬 電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊 密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形 變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn) 生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行 放大，再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0005] 從目前壓力傳感器的使用情況來看，通常使用的壓力傳感器價格比較高昂，其原 因包括壓力傳感器對壓力承受元件和感應(yīng)體的質(zhì)量要求比較高。為保證使用安全以及壓力 傳感靈敏度，工業(yè)上使用的壓力傳感器對壓力承受元件必須保持較高的質(zhì)量要求是成本核 算不得不考慮的重要問題。
[0006] 在保持壓力傳感器對使用安全以及壓力傳感靈敏度等技術(shù)和安全指標(biāo)基本不變 的情況下，如何從壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，通過技術(shù)改良來降低生產(chǎn)成本就成為業(yè)界 所急需解決的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠降低生產(chǎn)成本、結(jié)構(gòu)簡單的壓力傳 感器。
[0008] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種壓力傳感器，關(guān)鍵是：包括相互 獨立的螺紋式機(jī)械接口和外殼，所述的螺紋式機(jī)械接口和所述外殼配合固定在一起。
[0009] 其中，作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案：所述螺紋式機(jī)械接口由依次連接的螺栓、第 二圓柱和第一圓柱構(gòu)成，所述第二圓柱的直徑小于所述第一圓柱的直徑，所述螺栓、所述第 二圓柱和所述第一圓柱為一體結(jié)構(gòu)，所述螺栓沿中心軸線方向設(shè)有盲孔；所述外殼包括六 角頭中空結(jié)構(gòu)體和套筒，所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體和所述套筒相互固定在一起或者為一體結(jié) 構(gòu)。所述螺栓與所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體焊接在一起。
[0010] 具體而言，所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出結(jié)構(gòu)體，所述螺栓的頂端設(shè)有 頂端圓柱體，所述凸出結(jié)構(gòu)體內(nèi)緣合圍的最大內(nèi)圓直徑大于等于所述第一圓柱的直徑，但 小于所述頂端圓柱體的最小外圓直徑，所述凸出結(jié)構(gòu)體為凸環(huán)或者對稱設(shè)置的凸臺。
[0011] 實施方案1 :所述頂端圓柱體由相互為一體結(jié)構(gòu)的第三圓柱體和第四圓柱體構(gòu) 成，所述第三圓柱體的直徑小于所述第四圓柱體的直徑，所述第三圓柱體的外側(cè)面同所述 六角頭中空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)面相配合，所述第四圓柱體的上端面則同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體 的下端面焊接固定。
[0012] 實施方案2 :所述頂端圓柱體的外側(cè)面同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)面焊接固 定。
[0013] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的說明，所述的螺紋式機(jī)械接口上設(shè)有感應(yīng)體，基板粘貼在所 述螺紋式機(jī)械接口上，同所述感應(yīng)體連接的綁定線路板粘貼在所述基板上，中間線路板通 過排針固定在所述綁定線路板上，輸出線路板與屏蔽銅片的組合件通過第一柔性線路板與 所述中間線路板連接，第二柔性線路板的一端與所述輸出線路板焊接固定，所述第二柔性 線路板的另一端則與連接器端子或者輸出線芯焊接固定；所述螺紋式機(jī)械接口與所述外殼 焊接固定。
[0014] 其中，電纜出口或者所述連接器端子的一端通過密封圈壓合在所述外殼的內(nèi)臺階 上，所述電纜出口或者所述連接器端子的另一端則通過所述外殼卷邊方式進(jìn)行固定。
[0015] 通過實施本發(fā)明，可取的以下的有益技術(shù)效果： 本發(fā)明通過研究壓力傳感器的壓力分布，將壓力傳感器上分為螺紋式機(jī)械接口和外 殼，從而在客觀上能夠?qū)崿F(xiàn)對螺紋式機(jī)械接口和外殼的分別加工與制作。對負(fù)有壓力承受 和壓力敏感要求的螺紋式機(jī)械接口可以選用優(yōu)質(zhì)材料制作，在加工技術(shù)指標(biāo)上可以單獨提 出更高的要求。而對外殼則可以選用普通材料，在加工技術(shù)指標(biāo)上也可以適當(dāng)?shù)慕档鸵蟆?這種螺紋式機(jī)械接口和外殼分別加工制作的技術(shù)方案，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且顯然能夠大大 降低壓力傳感器的生產(chǎn)成本。
[0016] 所述螺栓沿中心軸線方向設(shè)有盲孔，有利于充分利用被測介質(zhì)的流質(zhì)性，使得被 測介質(zhì)能夠作用于所述第二圓柱和所述第一圓柱，并在被測介質(zhì)壓力作用下使得所述第一 圓柱的上表面產(chǎn)生變形。由于所述第一圓柱與所述壓力感應(yīng)傳輸單元連接，從而有利于將 被測介質(zhì)的壓力傳導(dǎo)導(dǎo)致的所述第一圓柱上表面的受壓變形轉(zhuǎn)換為所述感應(yīng)體的變形與 電阻變化(或者電壓、電流等的變化)，從而實現(xiàn)壓力感應(yīng)與傳輸。
[0017] 所述第二圓柱的直徑小于所述第一圓柱的直徑有利于節(jié)約材料和壓力的有效傳 導(dǎo)。所述螺紋式機(jī)械接口包括螺栓結(jié)構(gòu)，有利于本發(fā)明所述的壓力傳感器能夠很方便的安 設(shè)在相關(guān)的被測設(shè)備上。
[0018] 所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的外側(cè)面為六角頭結(jié)構(gòu)，而其內(nèi)部則為中空結(jié)構(gòu)，所述六 角頭中空結(jié)構(gòu)體以及所述套筒均用于容置所述壓力感應(yīng)傳輸單元等須隱藏部件，而所述六 角頭中空結(jié)構(gòu)體還用于容置所述螺紋式機(jī)械接口的部分結(jié)構(gòu)。由于所述六角頭中空結(jié)構(gòu) 體的外側(cè)面為六角頭結(jié)構(gòu)，從而在所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體與所述螺紋式機(jī)械接口焊接固定 后，可以很方便的用板鉗等工具將本發(fā)明所述的壓力傳感器固定到壓力待測設(shè)備上。
[0019] 所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出結(jié)構(gòu)體，所述螺栓的頂端設(shè)有頂端圓柱 體，所述凸出結(jié)構(gòu)體內(nèi)緣合圍的最大內(nèi)圓直徑大于等于所述第一圓柱的直徑，但小于所述 頂端圓柱體的最小外圓直徑，所述凸出結(jié)構(gòu)體為凸環(huán)或者對稱設(shè)置的凸臺。很顯然，通過實 施該結(jié)構(gòu)方案，所述的凸出結(jié)構(gòu)體能夠有效的抵住所述螺紋式機(jī)械接口，從而在所述螺紋 式機(jī)械接口與所述外殼的焊接作業(yè)過程中定位更加方便、可靠；此外還可以防止焊接時液 體焊錫等雜物流入所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體中，從而避免對第二圓柱和/或所述第一圓柱產(chǎn) 生不良影響。
[0020] 關(guān)于所述頂端圓柱體與所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的焊接，可以采用兩種方式：第一 種是，所述頂端圓柱體之第四圓柱體的上端面則同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的下端面焊接固 定；第二種是，所述頂端圓柱體的外側(cè)面同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)側(cè)面焊接固定。
[0021] 從結(jié)構(gòu)描述來看，這兩種焊接方式均可以實現(xiàn)所述螺紋式機(jī)械接口和外殼固定。 其區(qū)別在于焊接作業(yè)方式不同，對所述螺栓的加工要求不同。
[0022] 本發(fā)明所述的壓力感應(yīng)傳輸單元具體可包括如下相互連接的部件：感應(yīng)體、同所 述感應(yīng)體連接的綁定線路板、通過排針固定在所述綁定線路板上的中間線路板、通過第一 柔性線路板與所述中間線路板連接的輸出線路板與屏蔽銅片的組合件、通過所述第二柔性 線路板與所述輸出線路板連接的連接器端子或者輸出線芯。
[0023] 其中，基板粘貼在所述螺紋式機(jī)械接口上，所述綁定線路板粘貼在所述基板上，電 纜出口或者所述連接器端子的一端通過密封圈壓合在所述外殼的內(nèi)臺階上，所述電纜出口 或者所述連接器端子的另一端則通過所述外殼卷邊方式進(jìn)行固定。
[0024] 很顯然，通過所述壓力感應(yīng)傳輸單元的上述具體方案，可以把感應(yīng)體因受壓變形 而產(chǎn)生的電壓變化迅速傳輸反饋到相關(guān)的壓力檢測輸出設(shè)備上，實現(xiàn)壓力的感應(yīng)與輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中： 圖1是本發(fā)明安裝Packard連接器的實施結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明安裝DIN43650連接器的實施結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明安裝線芯的實施結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明安裝BOSCH連接器的實施結(jié)構(gòu)圖； 圖5是本發(fā)明螺紋式機(jī)械接口和外殼配合結(jié)構(gòu)半剖示意圖一； 圖6是本發(fā)明螺紋式機(jī)械接口和外殼配合結(jié)構(gòu)半剖示意圖二。

【具體實施方式】
[0026] 如圖1至4中任何一圖所示，一種壓力傳感器，包括壓力感應(yīng)傳輸單元、相互獨立 的螺紋式機(jī)械接口 101和外殼110,所述外殼110包括六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101和套筒1102， 所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101和所述套筒1102相互固定在一起或者為一體結(jié)構(gòu)。
[0027] 本發(fā)明所述的壓力感應(yīng)傳輸單元可具體包括如下相互連接的部件：感應(yīng)體102、 同所述感應(yīng)體102連接的綁定線路板104、通過排針105固定在所述綁定線路板104上的中 間線路板106、通過第一柔性線路板107與所述中間線路板106連接的輸出線路板108與屏 蔽銅片109的組合件、通過所述第二柔性線路板111與所述輸出線路板108連接的連接器 端子或者輸出線芯。
[0028] 其中，所述的感應(yīng)體102可以為電阻應(yīng)變片、感應(yīng)芯片或者為晶體等，其他業(yè)界公 認(rèn)的能夠?qū)C(jī)械變形轉(zhuǎn)換為電阻變化或者電壓、電流信號變化或者其他可識別電信號變化 等的元件也可以在本發(fā)明中適用。
[0029] 此外，在此需要說明的是，本發(fā)明所述的壓力感應(yīng)傳輸單元并不僅僅局限于如上 所述的電子連接部件與連接結(jié)構(gòu)，任何業(yè)界公認(rèn)的、能夠?qū)C(jī)械變形轉(zhuǎn)換為電阻變化或者 電壓、電流信號變化或者其他可識別信號變化并將該變化傳輸?shù)捷敵鲈O(shè)備上的電子線路、 電子裝置或者電路板、電子元件等均可適用于本發(fā)明。換言之，任何改變(變形或者替換)壓 力感應(yīng)傳輸單元但利用本發(fā)明他技術(shù)特征而形成的技術(shù)方案，均屬本發(fā)明的保護(hù)之列。
[0030] 如圖1所示，所述的連接器端子為Packard連接器113;如圖2所示，所述的連接器 端子為DIN43650連接器213 ;如圖3所示，所述輸出線路板108通過柔性線路板111與輸 出線芯315連接，采用熱縮管314將電纜出口 313與所述輸出線芯315緊固；如圖4所示， 所述的連接器端子為BOSCH連接器413。
[0031] 其中，如圖1至4中任一圖所示，基板103粘貼在所述螺紋式機(jī)械接口 101上，所 述綁定線路板104粘貼在所述基板103上，電纜出口 313或者所述連接器端子的一端通過 兩個密封圈112壓合在所述外殼110的內(nèi)臺階（圖中未示出）上，所述電纜出口 313或者所 述連接器端子的另一端則通過所述外殼110卷邊方式進(jìn)行固定。此處的卷邊指的是用夾具 將外殼110卷邊并固定所述電纜出口 313或者所述連接器113、213或者413。
[0032] 如圖5或者6所示，所述螺紋式機(jī)械接口 101由依次連接的螺栓1011、第二圓柱體 1013和第一圓柱體1012構(gòu)成，所述第二圓柱體1013的直徑小于所述第一圓柱體1012的 直徑，所述螺栓1011、所述第二圓柱體1013和所述第一圓柱體1012為一體結(jié)構(gòu)，所述螺栓 1011沿中心軸線方向設(shè)有盲孔1015,所述第一圓柱體1012與所述壓力感應(yīng)傳輸單元連接。
[0033] 所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出結(jié)構(gòu)體1103,所述螺栓1011的頂端 設(shè)有頂端圓柱體1014,所述凸出結(jié)構(gòu)體1103內(nèi)緣合圍的最大內(nèi)圓直徑大于等于所述第一 圓柱體1012的直徑，但小于所述頂端圓柱體1014的最小外圓直徑，所述凸出結(jié)構(gòu)體1103 為凸環(huán)或者對稱設(shè)置的凸臺。
[0034] 如圖5所示，所述頂端圓柱體1014的外側(cè)面同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101的內(nèi) 側(cè)面焊接固定，并形成焊接結(jié)構(gòu)1016。
[0035] 如圖6所示，所述頂端圓柱體1014由相互為一體結(jié)構(gòu)的第三圓柱體10141和第四 圓柱體10142構(gòu)成，所述第三圓柱體10141的直徑小于所述第四圓柱體10142的直徑，所述 第三圓柱體10141的外側(cè)面同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101的內(nèi)側(cè)面相配合，所述第四圓柱 體10142的上端面則同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體1101的下端面焊接固定，并形成焊接結(jié)構(gòu) 1017。
[0036] 必須指出，上述實施例只是對本發(fā)明做出的一些非限定性舉例說明。但本領(lǐng)域的 技術(shù)人員會理解，在沒有偏離本發(fā)明的宗旨和范圍下，可以對本發(fā)明做出修改、替換和變 更，這些修改、替換和變更仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種壓力傳感器，包括壓力感應(yīng)傳輸單元，其特征是：還包括相互獨立的螺紋式機(jī) 械接口（ 101)和外殼（110)，所述的螺紋式機(jī)械接口（ 101)和所述外殼（110)配合固定在一 起，所述螺紋式機(jī)械接口（ 101)與所述壓力感應(yīng)傳輸單元連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述螺紋式機(jī)械接口（101)由 依次連接的螺栓（1011)、第二圓柱體（1013)和第一圓柱體（1012)構(gòu)成，所述第二圓柱 體（1013)的直徑小于所述第一圓柱體（1012)的直徑，所述螺栓（1011)、所述第二圓柱體 (1013)和所述第一圓柱體（1012)為一體結(jié)構(gòu)，所述螺栓（1011)沿中心軸線方向設(shè)有盲孔 (1015)，所述第一圓柱體（1012)與所述壓力感應(yīng)傳輸單元連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述外殼（110)包括六角頭中空 結(jié)構(gòu)體（1101)和套筒（1102)，所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體（1101)和所述套筒（1102)相互固定 在一起或者為一體結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述螺栓（1011)與所述六角頭 中空結(jié)構(gòu)體（1101)焊接在一起。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體（1101) 的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸出結(jié)構(gòu)體（1103)，所述螺栓（1011)的頂端設(shè)有頂端圓柱體（1014)，所述凸出 結(jié)構(gòu)體（1103)內(nèi)緣合圍的最大內(nèi)圓直徑大于等于所述第一圓柱體（1012)的直徑，但小于 所述頂端圓柱體（1014)的最小外圓直徑，所述凸出結(jié)構(gòu)體（1103)為凸環(huán)或者對稱設(shè)置的 凸臺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述頂端圓柱體（1014)由相互 為一體結(jié)構(gòu)的第三圓柱體（10141)和第四圓柱體（10142)構(gòu)成，所述第三圓柱體（10141)的 直徑小于所述第四圓柱體（10142)的直徑，所述第三圓柱體（10141)的外側(cè)面同所述六角 頭中空結(jié)構(gòu)體（1101)的內(nèi)側(cè)面相配合，所述第四圓柱體（10142)的上端面則同所述六角頭 中空結(jié)構(gòu)體（1101)的下端面焊接固定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述頂端圓柱體（1014)的外側(cè) 面同所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體（1101)的內(nèi)側(cè)面焊接固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力傳感器，其特征是：所述外殼（110)包括六角頭中空 結(jié)構(gòu)體（1101)和套筒（1102)，所述六角頭中空結(jié)構(gòu)體（1101)和所述套筒（1102)相互固定 在一起或者為一體結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項權(quán)利要求所述的一種壓力傳感器，其特征是：所 述的壓力感應(yīng)傳輸單元包括感應(yīng)體（102)，所述的感應(yīng)體（102)設(shè)在所述螺紋式機(jī)械接口 (101)上，基板（103 )粘貼在所述螺紋式機(jī)械接口（ 101)上，同所述感應(yīng)體（102 )連接的綁定 線路板（104)粘貼在所述基板（103)上，中間線路板（106)通過排針（105)固定在所述綁定 線路板（104)上，輸出線路板（108)與屏蔽銅片（109)的組合件通過第一柔性線路板（107) 與所述中間線路板（106)連接，第二柔性線路板（111)的一端與所述輸出線路板（108)焊接 固定，所述第二柔性線路板（111)的另一端則與連接器端子或者輸出線芯焊接固定；所述 螺紋式機(jī)械接口（101)與所述外殼（110)焊接固定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種壓力傳感器，其特征是：電纜出口（313)或者所述連接 器端子的一端通過密封圈（112)壓合在所述外殼（110)的內(nèi)臺階上，所述電纜出口（313)或 者所述連接器端子的另一端則通過所述外殼（110)卷邊方式進(jìn)行固定。
【文檔編號】G01L1/22GK104062046SQ201310091988
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月21日
【發(fā)明者】史蒂夫, 沙曼特 申請人:精亮科技（深圳）有限公司