采用复合模的声表面波压力传感器的制作方法

专利名称：采用复合模的声表面波压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器技术领域的压力传感器，具体是一种采用复合模的声 表面波压力传感器。
背景技术：
实时监测轮胎压力、温度等参数的"智能轮胎"，可以对轮胎爆裂提前预警， 避免意外灾难的发生，同时可以有效地改进车辆的可操纵性、节省燃油、延长轮 胎的使用寿命和提高车辆的舒适性。随着在美国和欧洲的立法，"智能轮胎"受 到世界各国的广泛重视，拥有广阔的应用前景。它是一种量大面广、市场和潜在 市场巨大、经济效益可观的新产品。众所周知，汽车轮胎压力传感器对产品的技 术指标要求很高，可是却需要低成本。换言之，汽车轮胎压力传感器是一种要求 具有军品特性、民品价格的高科技产品。
目前国际上开发的汽车轮胎压力传感器类别和花色品种繁多，各有千秋。按 照其工作机制大致可以分成5类
①需轮胎内电池供电的硅压阻式或电容式压力传感器;②利用电磁感应法从 外界供电(125KHz)的硅压阻式或电容式压力传感器；③勿需轮胎内电池供电的 磁阻式压力传感器;④勿需轮胎内电池供电的晶体谐振与电容复合式压力传感器 (其调制载频为2.45GHz);⑤不用轮胎内电池供电的被动式声表面波压力传感器 (系统载频各个国家有所差别)。SAW (基于声表面波)技术的"智能轮胎"利用 SAW器件本身工作在射频频段和纯无源的特点，实现了传感器敏感端工作时不需 要任何电池供电并且信息无线传输。与需电池供电的"智能轮胎"传感器相比， 其使用环境温度超过125'C后仍能正常工作的特点也是一大优势。 经对现有技术文献的检索发现
英国传感技术有限公司申报的公开号是CN1653321的中国专利中提出，采用 三组SAW敏感部件， 一组SAW敏感部件接受由导压外壳变换而产生的力(压力一 力)，另外两组SAW敏感部件处于无应变的区域，以便提供压力和温度的参考基准。
美国霍尼韦尔国际公司申报的公开号为CN1813178的中国专利，该专利采用
单片式压电基片结构在该基片上设置了一组或多组微结构的SAW温度敏感部
件、 一组或多组微结构的SAW压力敏感部件以及1个或多个触点。这些触点有助 于维持传感器的气密性，并且从基片下面伸出，用于压力传感器系统的支撑和电 连接。它的SAW压力敏感部件接受经导压外壳变换产生的力(压力一力)，SAW 温度敏感部件处于无应变的区域，以便提供温度的参考基准。
专利公开号为CN1619954的中国专利，提出了一种改善措施，可是其安装工 艺仍然没有完全解决封装盒凸起与作用晶片物理位置的一致性问题。此外，由于 封装盒和其凸起是金属材料构成的，以前的技术没有考虑"封装盒上的凸起装置
的金属材料"热膨胀系数与SAW石英晶体基片的匹配性，这都严重地影响了传 感器分辨率、压力准确性、 一致性和长期稳定性。
虽然CN1653321和CN1813178专利各有特色，但是它们的声表面波力敏元件 工作模式皆为瑞利波模式，弹性元件体和传感结构都是采用硬质量环的周边固支
平膜片(简支水晶杯)结构。这类结构不仅占据的压电基片面积大，而且由于被 测体的温场与压力场不是处于同一区域，因此温度修正和补偿所使用的数据并不 是同一位置、同一时刻的压力和温度实测值，因此不能进行准确的温度修正和补 偿。瑞利波模式的声表面波器件品质因数(Q值)仅为几千，且对晶片表面的缺 陷(划痕、孪晶、气孔)很敏感，耐表面污染(灰尘、油污、水气)能力差，老 化特性欠佳；水晶杯封装结构仅在小挠度工作条件下具有线性特征，不仅量程范 围窄，而且压力灵敏度低。此外，水晶杯的膜片厚度很难加工均匀，从而导致膜 片的应变分布不对称，线性特性不好，压力过载能力差， 一致性欠佳。
专利CN1653321中的压力——力转换器和力的传递结构全都是采用压力传 感器的金属封装盒和盒上的凸起结构，即利用金属封装盒及盒上的凸起结构把被 测压力转变为力，并通过该凸起结构与晶片的物理接触，把此力传递给弹性元件 体和敏感装置——声表面波器件，导致声表面波频率的变化。实际上，金属盒盖 凸起结构的弹性系数和温度系数与弹性元件体和敏感装置(皆釆用石英晶体材 料)的弹性系数和温度系数通常并不相等。
专利CN1653321的压力——力转换器和力的传递特性主要由下述3个因子的
位置关系决定的:金属封装盒以及盒上的凸起结构与晶片的物理接触位置的定位 精度、叉指换能器(包括反射栅阵)的制作尺寸精度以及它在晶向和晶片上的物 理位置精度。这个专利的力传递结构要求在2维空间位置的设计和加工上都必须 具有高精度。因此，利用目前的常规工艺制作，其一致性很差。
专利CN1653321封装盒上的凸起结构实际上是一种金属凹坑。因此在使用压 力传感器期间，该金属凹坑极易沉积灰尘、油污和水分，它们可造成压力传感器 的预应力的变化，从而形成零位漂移和测量误差。当轿车、重型卡车和摩托车的 轮胎外胎进水后，压力传感器表面和金属凹坑有时会积存水或结冰。显然，这种 机构有时会损坏压力传感器。此外，此种凸起的横截面积较大，即端部尖锐化欠 佳，其应力集中效果差。
利用封装盒和其凸起结构与晶片的物理接触，把力传递给弹性元件体和敏感
装置一一声表面波器件，但是也带来了副作用把外界的振动和安装应力等也传
递给弹性元件体和敏感装置，给测量带来较大误差，甚至可能会损伤SAW基片。 总之，有必要探索高灵敏度的声表面波模式和新式导压和敏感结构，以便縮
小压力传感器的体积，增加传感器的压力灵敏度、准确度，改善传感器抗污染、
耐恶劣环境(特别是抗噪声、耐机械振动和冲击)能力，提高其一致性和长期稳定性。

发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种采用复合模的声表面 波压力传感器，使其利用掠面体波模式和瑞利波模式的复合模的声表面波敏感元 件，并还包括微型縮颈式导力顶针片、带顶针片和蘑菇状加压帽的硬心球壳导压 金属膜片、由硼硅酸盐玻璃构成的具有盲孔的圆筒形导力筒、隔离干扰应力并且 应力灵敏度不随施力位置改变的石英悬臂梁等关键部件的配合，获得高精密、高 稳定、耐恶劣环境工作的特性。
本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括蘑菇状加压帽、硬心球壳
导压金属膜片、金属导力柱、过压保护装置、金属外壳侧壁、导力顶针片、导力
筒、石英悬臂梁式敏感元件、底壳、过压保护装置，其中硬心球壳导压金属膜 片、金属外壳侧壁和底壳组成一个气密性的容器，硬心球壳导压金属膜片的上表 面通过金属导力柱与蘑燕状加压帽相连，其下表面固定着一枚导力顶针片，导力
顶针片与导力筒刚性相连，在导力筒内部设有石英悬臂梁式敏感元件，石英悬臂 梁式敏感元件的一端通过玻璃粉料与导力筒的盲孔端面相连，另一端通过玻璃粉 料使与金属外壳侧壁的盲孔结合，过压保护装置设置在底壳的内表面上。
所述蘑菇状加压帽的边缘设有第一突起装置，金属外壳侧壁的顶端设有第二 突起装置，第一突起装置和第二突起装置的功能是限位过压保护。
所述蘑燕状加压帽，其外形尺寸大于或等于硬心球壳导压金属膜片的外形尺 寸，且其外表面涂覆了一层聚四氟乙烯薄膜，以防止灰尘、油污和水分在压力传 感器蘑菇状加压帽的外表面的沉积和落入硬心壳导压金属膜片上；否则，如果灰 尘、油污和水分落在导压金属膜片上，那么它们的重量改变压力传感器的预应力， 不仅带来零位漂移，而且给压力的精密测量带来一定的误差。
所述金属导力柱，其数目为1 3根，均匀分布在蘑菇状加压帽和硬心球壳 导压金属膜片之间，以使被测压力能够均匀地、不失真地传递给硬心球壳导压金 属膜片。
所述金属外壳侧壁，其与悬臂梁式敏感元件相连的一侧设有两个或两个以上 的下凹的隔振装置，隔震装置分别设置在石英悬臂梁式敏感元件的上方和下方， 金属外壳侧壁的另一侧面上也设有一个下凹的隔振装置，以更好地隔离外界振动 的传入。
所述导力顶针片，由镁合金组成或在其表面设有一层镁合金箔，导力顶针片 的厚度从硬心壳导压金属膜片至导力筒逐渐变薄，导力顶针片的中间位置设置有 縮颈凹槽，以便改善传感器的抗机械振动和冲击能力，防止导力筒或悬臂梁式敏 感元件的破损；导力顶针片的长度为130Mm 25腿，具体长度取决于压力测量范 围和对技术指标的要求，以保证传感器具有良好的灵敏度和很好的长期稳定性。
所述石英悬臂梁式敏感元件，包括压电石英晶片、瑞利波模式SAW器件、 掠面体波SSBW器件，压电石英晶片表面上设置有一个瑞利波模式SAW器件和一 个掠面体波SSBW器件，瑞利波模式SAW器件激发的瑞利波与掠面体波SSBW器件 激发的掠面体波的传播方向成90。角，掠面体波SSBW器件采用端面反射型单端 口谐振器，瑞利波模式SAW器件采用反射型延迟线结构或者单端口谐振器。这样 的设计使得传感器不仅具有高灵敏度、高温度稳定性，而且可以有效地利用瑞利 波模式SAW在表面传播，而掠面体波模式SSBW在表层传播的原理，两者在微小
的空间内各有自己的传播路径，互不干扰。换言之，利用声表面波的瑞利波模式 和掠面体波模式能量在一片压电石英晶片上分布深浅的差别，使它们立体交叉， 实现同时测量压力和温度的功能，瑞利波SAW器件和掠面体波SSBW器件的这种 设置极大縮小了晶片表面积，从而縮小了传感器的外形尺寸。
所述压电石英晶片，其左边部分为长等腰梯形，右边部分为矩形，左边的等 腰梯形形状能够形成等强度梁，右边矩形部分可便于安装在金属外壳侧壁上，左 边部分和右边部分之间还设有通孔槽，并以圆滑过度弧相衔接，通孔槽和圆滑过 度弧是为了防止或抑制外界的振动和外应力导入而制作的，也能够起到抑制晶片 边缘的声反射作用。
所述压电石英晶片，其两侧设有机械切口，机械切口为半圆形、方形或V 形凹槽应力集中装置，以便提高压力灵敏度；压电石英晶片与金属外壳侧壁固定 的一端设有矩形切口 ，以使复合模表面波石英悬臂梁式敏感元件插入金属外壳侧 壁并且固定牢固；压电石英晶片在与导力筒相连的一端设有圆弧，以增强与导力 筒的结合力。
所述过压保护装置，其设置在导力筒处于满量程压力值的1. 5-2. 5倍时位移 的极限位置，以便防止在过压时石英悬臂梁式敏感元件受到损坏。
所述导力筒、压电石英晶片和玻璃粉料，其之间的热膨胀系数必须相互匹配， 以减少由于温度变化产生的热应力给压力测量带来的误差。
本发明的压力传感器其内部充满等于1个大气压的氮气，这样不仅为测量压 力(表压)提供了参考压力，而且可以减少氧气对SAW器件金属电极的氧化，改 善传感器的长期稳定性。
本发明当被测压力作用到蘑菇状加压帽上后，通过均匀分布的金属导力短支 柱将压力传递到硬心球壳导压金属膜片上，然后把"压力"变换为"力"。在蘑 菇状加压帽的外表面涂覆了一层聚四氟乙烯薄膜，以防止灰尘、油污和水分在压 力传感器外表面的沉积；此外，由于蘑燕状加压帽的外形尺寸大于或等于硬心球 壳导压金属膜片的外形尺寸，也可防止灰尘、油污和水分落入硬心壳导压金属膜 片上。再通过一端固定在硬心球壳导压金属膜片上的导力顶针片将压力进一步传 递到导力筒，由于导力顶针片由镁合金构成(或者焊接一层镁合金箔)，而镁合 金耐凹陷特性好，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。再加上金属外壳侧壁上设
有的下凹隔振装置，因此可以改善传感器的抗机械振动和冲击能力，防止导力筒 或石英悬臂梁式表面波敏感元件的破损。由硼硅酸盐玻璃构成的具有盲孔的导力 筒的形状颇像一根试管，其内部设置了光刻有复合模(声表面波的掠面体波模式 和瑞利波模式的复合)表面波元件的石英悬臂梁式敏感元件。同时根据材料力学 知识，即使在不同的位置施加力F在导力筒上，在呈长形等腰梯形石英悬臂梁 内各横截面产生的应力是相等的，在表面上任意位置的应变也相等。当导力筒处 于满量程压力值的1. 5-2. 5倍时，其极限位移正是过压保护装置的外边缘，因此 能够防止在过压时传感器的石英悬臂梁式敏感元件受到损坏。传递到导力筒的力 将引起石英悬臂梁式敏感元件的压电石英晶片应力的改变，从而导致该晶片上的 瑞利波模式SAW器件和掠面体波SSBW器件的波速同时发生变化，因此两个器件 的输出信号(频率或传播时延)发生变化。显然，若能测量出其信号的变化量， 便可知道其压力值。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的效果
本发明能够在同一工作频率的条件下，制作一种体积小、压力灵敏度高(比 常规SAW压力传感器的灵敏度高15倍左右)、准确度好、一致性和长期稳定性佳， 抗污染，耐机械振动冲击和适宜在较宽温区工作能力强的声表面波压力传感器； 特别是能够提供一种应力灵敏度高，可是其应力灵敏度却不受施力位置影响的导 力筒与长形等腰梯形石英力敏悬臂梁相结合的力敏装置，从而解决了目前声表面 波压力传感器设计和生产中的一大难题。
本发明能大幅度地增加压力灵敏度，縮小传感器的外形尺寸，提高测量的准 确度、 一致性和长期稳定性，改善其抗污染(灰尘、油污和水分等)能力，耐机 械振动冲击和适宜在较宽温区工作能力，有效地利用瑞利波模式SAW在表面传 播，而掠面体波模式SAW在表层传播的原理，使两者在微小的空间内各有自己的 传播路径，立体交叉，互不干扰，縮小体积，减少了被测压力场中的温度梯度， 提高温补的精确性和适时跟随性，为声表面波压力传感器的精确、适时温补提供 一种新方法。此外，特别提供了一种应力灵敏度很高的石英力敏悬臂梁，可是其 灵敏度不随施力位置改变，从而解决了目前声表面波压力传感器设计和生产的一 大难题。
本发明涉及，并且不限于汽车、摩托车轮胎压力和温度的无线检测应用。本 发明特别适用于恶劣环境中的轿车、重型卡车和高档摩托车的压力、温度无线监


图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明中的导力顶针片的结构示意图。
图3是本发明中的石英悬臂梁式敏感元件和导力筒部分的结构示意图。
图4是本发明的实施例一中石英悬臂梁式敏感元件的结构示意其中(a)是实施例一中石英悬臂梁式敏感元件的俯视图，(b)是实施例一
中石英悬臂梁式敏感元件的侧视图。
图5是本发明实施例一中掠面体波SSBW器件是一种端面反射型掠面体波谐
振器时的结构示意其中(a)是端面反射型掠面体波谐振器结构示意图，(b)是端面反射型掠
面体波谐振器局部剖面图。
图6是本发明的实施例二中石英悬臂梁式敏感元件的结构示意其中，图(a)是实施例二中石英悬臂梁式敏感元件的俯视图，(b)是实施
例二中石英悬臂梁式敏感元件的侧视图。
图7是本发明的实施例三中石英悬臂梁式敏感元件的结构示意其中(a)是实施例三中石英悬臂梁式敏感元件的俯视图，(b)是实施例三
中石英悬臂梁式敏感元件的侧视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
实施例一
如图l、图2、图3所示，本实施例包括蘑菇状加压帽2、金属导力柱4、 硬心球壳导压金属膜片7、金属外壳侧壁8、导力顶针片9、导力筒IO、石英悬 臂梁式敏感元件13、底壳14、过压保护装置17，其中硬心球壳导压金属膜片 7、金属外壳侧壁8、底壳14组成一气密性的容器，硬心球壳导压金属膜片7的 上表面通过金属导力柱4与蘑菇状加压帽2相连，下表面固定导力顶针片9，导
力顶针片9与导力筒10刚性相连，导力筒10内部设有石英悬臂梁式敏感元件 13，石英悬臂梁式敏感元件13的一端通过第一玻璃粉料16与导力筒10的侧面 相连，另一端通过第二玻璃粉料12与金属外壳侧壁8的盲孔11相连，过压保护 装置17设置在底壳14上。
所述蘑燕状加压帽2的边缘设有第一突起装置5，金属外壳侧壁8的顶端设 有第二突起装置6，第一突起装置5和第二突起装置6是一种限位过压保护装置。
所述蘑菇状加压帽2，其外形尺寸大于或等于硬心球壳导压金属膜片7的外 形尺寸，且其外表面涂覆了一层聚四氟乙烯薄膜3，以防止灰尘、油污和水分在 蘑菇状加压帽2的外表面的沉积和落入硬心壳导压金属膜片7上。否则，如果灰 尘、油污和水分落在导压金属膜片7上，那么它们的重量将改变传感器的预应力， 给压力的测量带来一定的误差。
所述金属导力柱4，其数目为1 3根，均匀分布在加压帽3和硬心球壳导 压金属膜片7之间，以使被测压力能够均匀地、不失真地传递给硬心球壳导压金 属膜片7。
所述金属外壳侧壁8，其与石英悬臂梁式敏感元件13相连的一侧设有两个 或两个以上的下凹的隔振装置21，隔震装置分别设置在石英悬臂梁式敏感元13 件的上方和下方，金属外壳侧壁8的另一侧面上也设有一个下凹的隔振装置21， 以更好地隔离外界振动的传入。
所述导力顶针片9，由镁合金组成或在其表面设有一层镁合金箔18，其厚度 从硬心壳导压金属膜片7至导力筒10逐渐变薄，中间位置设置有縮颈凹槽19， 以便改善传感器的抗机械振动和冲击能力，防止导力筒10或悬臂梁式敏感元件 13的破损。
所述导力顶针片9，其长度为130Mm 155Mm，具体长度取决于压力测量范围 和对技术指标的要求，以保证传感器具有良好的灵敏度和很好的长期稳定性。
如图4所示，所述悬臂梁式敏感元件13，包括压电石英晶片61、瑞利波 模式SAW器件20、掠面体波模式SAW器件27，其中，压电石英晶片61选择旋转 Y切石英，瑞利波模式SAW器件20、掠面体波模式SAW器件27位于压电石英晶 片61的同一侧，声表面波传播方向与晶片X轴成50。角，掠面体波模式SSBW 器件27激发的掠面体波35与瑞利波模式SAW器件20激发的瑞利波34的传播方
向成90°角，瑞利波模式SAW器件20负责测量压力，掠面体波模式SSBW器件 27负责测量温度。
所述瑞利模式的SAW器件20，由叉指换能器25和两个第一反射栅36构成， 叉指换能器25位于两个第一反射栅36之间，构成单端口谐振器。
如图5所示，所述掠面体波模式SSBW器件27，为一种端面反射型掠面体波 谐振器，由第二叉指换能器28和两侧的端面101组成，端面101分为三层起 平滑作用的第1级反射端面102 、粗糙的第2级反射端面103、第3级反射端面 104,第1级反射端面102和第2级端面103之间为平滑的台阶105，第2级端 面103与第3级端面104之间为粗糙的台阶105，端面的底部为压电石英晶片61 的下表面41。
所述端面反射型掠面体谐振器是利用SSBW波和体声波的能量在压电石英晶 片61表层和内部分布的差异(SSBW波的绝大多数能量分布在压电石英晶片61 表层，而体声波的能量匀布在压电石英晶片61内部)，利用第1级反射端面102 使SSBW波在压电石英晶片61表层内谐振，而此反射台阶端面却阻断了其下方的 体声波谐振的影响。换言之，由于体声波的谐振与SSBW波的谐振不重合，因此 与体声波谐振相关的寄生信号被有效地抑制。
目前关于端面反射型掠面体谐振器已有多个专利，例如CN1128436《端面反 射型表面波谐振器》、CN11402427《端面反射型表面波滤波器》和CN1202041A《具 有端面反射型表面波谐振器的梯形滤波器》等。
所述压电石英晶片61，其左边部分22呈长等腰梯形，右边部分23为矩形， 左边的等腰梯形形状能够形成等强度梁，右边部分23可便于安装在金属外壳侧 壁8上，左边部分22和右边部分23之间还设有通孔槽30，并以圆滑过度弧24 相衔接，通孔槽30和圆滑过度弧24是为了防止或抑制外界的振动和外应力导入 而制作的，也能够起到抑制晶片边缘的声反射作用。
所述压电石英晶片61，其两侧设有机械切口29、 32，切口 29、 32可以为半 圆形、方形或V形凹槽应力集中装置，以便提高压力灵敏度；压电石英晶片61 与金属外壳侧壁8固定的一端，设有矩形切口31，以使石英悬臂梁式敏感元件 13插入金属外壳侧壁8并且固定牢固；压电石英晶片61在与导力筒10相连的 一端设有圆弧33，以增强与导力筒10的结合力。
所述过压保护装置17，其设置在导力筒10处于满量程压力值的1. 5倍时位 移的极限位置，以便防止在过压时石英悬臂梁式敏感元件13受到损坏。
所述导力筒IO、压电石英晶片61和玻璃粉料16、 12,其之间的热膨胀系数 必须相互匹配，以减少由于温度变化产生的热应力给压力测量带来的误差。
本实施例的压力传感器，其内部应充满等于1个大气压的氮气，这样不仅为 测量压力(表压)提供了参考压力，而且可以减少氧气对SAW器件金属电极的氧 化，改善传感器的长期稳定性。
实施例二
如图6所示，本实施例中与实施例一的结构不同之处在于瑞利波模式SAW 器件20设在压电石英晶片21的上表面，掠面体波SSBW器件27设在压电石英晶 片21的下表面，声表面波传播方向与晶片X轴成50。角，掠面体波SSBW器件 27激发的掠面体波35与瑞利波模式SAW器件20激发的瑞利波34的传播方向成 90°角。瑞利波模式SAW器件20负责测量温度，掠面体波SSBW器件27负责测 量压力。
显然，实施例二采用瑞利波模式SAW器件20和掠面体波SSBW器件27之间 的组合，通过空间立体交叉，实现对压力、温度的测量。 实施例三
如图7所示，本实施例与实施例一的结构不同之处在于瑞利波模式SAW 器件20由一个叉指换能器25和三个第二反射栅35、 36和37 (或三个以上)排 成一行组成反射型延迟线(标签)结构，掠面体波SSBW器件27是由第二叉指换 能器28和两个第三反射栅组成。瑞利波模式SAW器件20设置在压电石英晶片 61的上表面，掠面体波SSBW器件27设置在压电石英晶片61的下表面，两者在 压电石英晶片61上能量分布的深浅不同，通过它们的空间立体交叉，实现对压 力、温度的测量。
权利要求
1、一种采用复合模的声表面波压力传感器，其特征在于，包括蘑菇状加压帽、硬心球壳导压金属膜片、金属导力柱、过压保护装置、金属外壳侧壁、导力顶针片、导力筒、石英悬臂梁式敏感元件、底壳、过压保护装置，其中硬心球壳导压金属膜片、金属外壳侧壁和底壳组成一个气密性的容器，硬心球壳导压金属膜片的上表面通过金属导力柱与蘑菇状加压帽相连，其下表面固定着一枚导力顶针片，导力顶针片与导力筒刚性相连，在导力筒内部设有石英悬臂梁式敏感元件，石英悬臂梁式敏感元件的一端通过玻璃粉料与导力筒的盲孔端面相连，另一端通过玻璃粉料与金属外壳侧壁的盲孔结合，过压保护装置设置在底壳的内表面上。
2、 根据权利要求l所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述蘑菇状加压帽的边缘设有第一突起装置，金属外壳侧壁的顶端设有第二突起 装置，第一突起装置和第二突起装置用于限位过压保护。
3、 根据权利要求1或2所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征 是，所述蘑菇状加压帽，其外形尺寸大于或等于硬心球壳导压金属膜片的外形尺 寸，且其外表面涂覆了一层聚四氟乙烯薄膜。
4、 根据权利要求l所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述金属导力柱，其数目为1 3根，均匀分布在蘑菇状加压帽和硬心球壳导压 金属膜片之间。
5、 根据权利要求1所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是，所述金属外壳侧壁，其与悬臂梁式敏感元件相连的一侧设有两个或两个以上的下 凹的隔振装置，隔震装置分别设置在石英悬臂梁式敏感元件的上方和下方，金属 外壳侧壁的另一侧面上也设有一个下凹的隔振装置。
6、 根据权利要求1所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是，所述导力顶针片，由镁合金组成或在其表面设有一层镁合金箔，导力顶针片的厚 度从硬心壳导压金属膜片至导力筒逐渐变薄，导力顶针片的中间位置设置有縮颈凹槽；导力顶针片的长度为130Mm 25誦。
7、 根据权利要求l所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述石英悬臂梁式敏感元件，包括压电石英晶片、瑞利波模式SAW器件、掠面 体波SSBW器件，压电石英晶片表面上设置有一个瑞利波模式SAW器件和一个掠 面体波SSBW器件，瑞利波模式SAW器件激发的瑞利波与掠面体波SSBW器件激发 的掠面体波的传播方向成90。角，掠面体波SSBW器件采用端面反射型单端口谐 振器，瑞利波模式SAW器件采用反射型延迟线结构或者单端口谐振器。
8、 根据权利要求7所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述压电石英晶片，其左边部分为长等腰梯形，右边部分为矩形，左边的等腰梯 形形状能够形成等强度梁，右边矩形部分用于固定在金属外壳侧壁上，左边部分 和右边部分之间还设有通孔槽，并以圆滑过度弧相衔接。
9、 根据权利要求7所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述压电石英晶片，其两侧设有机械切口，机械切口为半圆形、方形或V形凹槽 应力集中装置，压电石英晶片与金属外壳侧壁固定的一端设有矩形切口，压电石 英晶片在与导力筒相连的一端设有圆弧。
10、 根据权利要求7所述的采用复合模的声表面波压力传感器，其特征是， 所述掠面体波SSBW器件采用端面反射型单端口谐振器时，单端口谐振器由一个 叉指换能器和两侧的端面，端面分为三层起平滑作用的第1级反射端面、粗糙 的第2级反射端面、第3级反射端面，第1级反射端面和第2级端面之间为平滑 的台阶，第2级端面与第3级端面之间为粗糙的台阶，端面的底部为压电石英晶 片的下表面。
全文摘要
一种传感器技术领域的采用复合模的声表面波压力传感器，包括蘑菇状加压帽、硬心球壳导压金属膜片、金属导力柱、过压保护装置、金属外壳侧壁、导力顶针片、导力筒、石英悬臂梁式敏感元件、底壳、过压保护装置，其中硬心球壳导压金属膜片、金属外壳侧壁和底壳组成一个气密性容器，硬心球壳导压金属膜片的上表面通过金属导力柱与蘑菇状加压帽相连，其下表面固定着一枚导力顶针片，导力顶针片与导力筒刚性相连，在导力筒内部设有石英悬臂梁式敏感元件，石英悬臂梁式敏感元件的一端通过玻璃粉料与导力筒的盲孔端面相连，另一端利用玻璃粉料与金属外壳侧壁的盲孔结合。本发明的灵敏度比常规表面波传感器高15倍以上，适宜汽车轮胎压力的无线监测。
文档编号G01L1/16GK101354302SQ20081020003
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者江 林, 韬 韩 申请人:上海交通大学