引力消除装置及方法与流程

本发明属仪器仪表行业领域，具体涉及引力消除装置及方法。

背景技术：

随著工业自动化行业的发展，工业4.0的提出，压力敏感元件作为工业自动化行业前端的测量元件越来越受到人们的重视，它的性能是控制的关键部件。

如图1所示，压力敏感元件是一种由硅压敏芯片、电气壳体、波纹膜片等构成的将压力转换为电信号的元件。内部封装有硅压敏芯片，将芯片的电气引出到外部的管脚上。当外部被测压力通过隔离膜片和灌注的硅油传递到具有惠斯登电桥和精密力学结构的硅压敏芯片上，实现了被测压力和输出信号的精确转换。

但是目前行业压力敏感元件作为核心的控制器件，敏感元件的性能经过生产多工序流程后会带来附加因素，它的生产工序多、周期较长，特别是在其引力消除上需要占生产周期约1/4的时间，而且效果很不尽人意，不能很好的满足工业自动化的需求。

目前行业都采取了消除引力的办法，但是操作工艺不系统、完整，引力消除的控制成为国内行业上重大热点，目前国内行业内还没有系统的消除引力工艺技术方法。目前行业多数采用温度老化消除引力，但是还是不能完全解决引力问题，而引力若无法完全消除，则直接影响到压力敏感元件的精度。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供引力消除装置及方法，能够将压力敏感元件的引力完全消除，提高压力敏感元件的进度。

本发明采用的技术方案如下：

引力消除装置，包括测试工装气路，测试工装气路上设置有多个测试工装，测试工装用于在测试压力敏感元件时安装压力敏感元件，测试工装气路设有进气口，进气口通过第一管路连接有连接三通，第一管路与连接三通的内腔相通，连接三通通过第二管路与气源连接，连接三通上设有压力控制器、放气电磁阀和进气电磁阀，压力控制器与放气电磁阀和进气电磁阀分别连接，放气电磁阀用于将连接三通内腔中的气体放出，进气电磁阀用于控制连接三通与第二管路之间气路的导通或截止。

所述的第二管路上设有减压阀。

所述的测试工装包括测试座，测试座的上端开设有用于容纳压力敏感元件外壳的第一沉孔，第一沉孔的底面与压力敏感元件的外壳的底面密封接触，第一沉孔的中心向下开设有第一气道，测试座通过第一气道与测试工装气路的内腔相通；测试座的上端设有测试压帽，测试压帽用于使压力敏感元件的外壳的底面与第一沉孔密封接触。

所述的第一沉孔的底面上开设有密封槽，密封槽内设有O型圈，测试压帽与测试座通过螺纹连接，测试压帽的顶部开设有供压力敏感元件的管脚穿过的第一通孔，第一沉孔的深度小于压力敏感元件的外壳的高度。

所述的测试工装气路包括第一测试工装气路和第二测试工装气路，第一测试工装气路和第二测试工装气路相互平行并通过至少两个气路连接管将两端分别相互连通，第二测试工装气路之间通过至少两个气路连接管将两端分别相互连通，所述的进气口设置在第一测试工装气路上。

所述的第一测试工装气路设置两个，其中一个第一测试工装气路上的进气口通过第一管路与连接三通连接，另一个第一测试工装气路上的进气口密封。

所述的测试工装气路设置至少两个，测试工装气路之间通管路和进气口依次串联，其中，第一个测试工装气路的一个进气口通过第一管路与连接三通连接，最后一个测试工装气路的一个进气口密封。

引力消除方法，包括如下步骤：先将压力敏感元件安装到测试工装中，然后对压力敏感元件进行压力冲击；

压力冲击的步骤如下：

步骤一，压力控制器控制进气电磁阀打开，放气电磁阀关闭，使气源通过第二管路向测试工装气路供气，使连接三通内腔的压力值达到预设上限值；

步骤二，压力控制器控制进气电磁阀关闭，放气电磁阀打开进行放气，直至连接三通内腔的压力值达到预设下限值，至此完成一次压力冲击；

重复步骤一至步骤二。

所述的压力敏感元件压力冲击次数为2000～3000次。

在压力冲击前先对压力敏感元件进行温度老化，温度老化温度为60℃～80℃，老化时间为60～70小时。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过引力消除装置能够用来对压力敏感元件进行压力冲击以消除压力敏感元件的引力，引力消除时，将压力敏感元件安装到测试工装中，压力控制器控制进气电磁阀打开，放气电磁阀关闭，使气源通过第二管路向测试工装气路供气，使连接三通内腔的压力值达到预设上限值；然后，压力控制器控制进气电磁阀关闭，放气电磁阀打开进行放气，直至连接三通内腔的压力值达到预设下限值，至此完成一次压力冲击，通过对压力敏感原件进行多次压力冲击能够使压力敏感元件的引力消除。

进一步的，本发明的装置通过在第二管路上设置减压阀，能够将气压较高的气源的压力调节至压力敏感元件的压力冲击时使用的压力范围内。

进一步的，本发明的测试工装气路通过将进气口设置在第一测试工装气路上，在第一测试工装气路上连接第二测试工装气路，为了在一次引力消除过程中增加压力敏感元件的个数，通过在第二测试工装气路上继续连接第二测试工装气路，而且，为了能够在供气时气体能够快速充满测试工装气路，本发明通过至少连接管将第一测试工装气路和第二测试工装气路的两端分别连通，和第二测试工装气路之间通过至少两个连接管将两端分别连通。

进一步的，本发明的测试工装气路通过设置两个第一测试工装气路，这样设置可以使测试工装气路形成一个测试工装气路单元，在使用时，将其中一个进气口通过第一管路与连接三通连接，另一个进气口密封即可。

进一步的，本发明通的过设置至少两个测试工装气路，能够增加一次引力消除的压力敏感元件的个数，测试工装气路之间通管路和进气口依次串联，其中，第一个测试工装气路的一个进气口通过第一管路与连接三通连接，最后一个测试工装气路的一个进气口密封即可。

进一步的，本发明的方法在对压力敏感原件进行压力冲击前先对其进行温度老化，能够减少压力冲击的次数和试件，增加了引力消除的效率。

本发明的工装连接方便、可靠，装卸省力、效率高，引力消除工艺流程明确、适用行业批量化生产的需要。

【附图说明】

图1为压力敏感元件的结构示意图；

图2为本发明的引力消除装置的结构示意图；

图3为本发明的测试工装与测试工装气路的连接关系示意图；

图4为图3的A部放大图即本发明的测试工装与压力敏感元件的装配图；

图5为本发明的测试压帽的结构示意图；

图6为本发明的测试座的结构示意图。

其中：1-压力敏感元件，1-1-外壳，1-2-管脚，2-测试座，2-1-第一沉孔，2-2-第一气道，2-3-密封槽，2-4-外螺纹，3-测试压帽，3-1-第一通道，3-2-内螺纹，4-O型圈，5-测试工装气路，5-1-进气口，5-2-第一测试工装气路，5-3-第二测试工装气路，6-气路连接管，7-压力控制器，8-放气电磁阀，9-连接三通，10-进气电磁阀，11-第二管路，12-减压阀，13,-测试工装，14-第一管路。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1至图6所示，本发明的引力消除装置，包括测试工装气路5，测试工装气路5上设置有多个测试工装13，测试工装13用于在测试压力敏感元件1时安装压力敏感元件，测试工装气路5设有进气口5-1，进气口5-1通过第一管路14连接有连接三通9，第一管路14与连接三通9的内腔相通，连接三通9通过第二管路11与气源连接，第二管路11上设有减压阀12，连接三通9上设有压力控制器7、放气电磁阀8和进气电磁阀10，压力控制器7与放气电磁阀8和进气电磁阀10分别连接，放气电磁阀8用于将连接三通9内腔中的气体放出，进气电磁阀10用于控制连接三通9与第二管路11之间气路的导通或截止。

本发明的测试工装13包括测试座2，测试座2的上端开设有用于容纳压力敏感元件1的外壳1-1的第一沉孔2-1，第一沉孔2-1的底面与压力敏感元件的外壳1-1的底面密封接触，第一沉孔2-1的中心向下开设有第一气道2-2，测试座2通过第一气道2-2与测试工装气路5的内腔相通；测试座2的上端设有测试压帽3，测试压帽3用于使外壳1-1的底面与第一沉孔2-1密封接触。

本发明的第一沉孔2-1的底面与外壳1-1的底面密封接触方式为，在第一沉孔2-1的底面上开设有密封槽2-3，密封槽2-3内设置O型圈4，第一沉孔2-1的底面与外壳1-1的底面之间通过O型圈4密封，测试压帽3的内侧壁设有内螺纹3-2，测试座2上端的外壁设有外螺纹2-1，,测试压帽3与测试座2通过内螺纹3-2和外螺纹2-4配合连接，测试压帽3的顶部开设有供压力敏感元件1的管脚1-2穿过的第一通孔3-1，第一沉孔2-1的深度小于压力敏感元件1的外壳1-1的高度，通过拧紧测试压帽3，测试压帽3向下压外壳1-1，使外壳1-1的底面与O型圈4贴紧，进而实现外壳1-1的底面与一沉孔2-1的底面时间密封，气体从测试工和装气路5中通过第一气道2-2进入外壳1-1的底面，由于外壳1-1的底面通过O型圈与第一沉孔2-1的底面之间密封，因此气体作用在外壳1-1的底面对压力敏感元件进行压力冲击。

本发明的测试工装气路5包括第一测试工装气路5-2和第二测试工装气路5-3，第一测试工装气路5-2和第二测试工装气路5-3相互平行并通过至少两个气路连接管6将两端分别相互连通，第二测试工装气路5-3之间通过至少两个气路连接管6将两端分别相互连通，所述的进气口5-1设置在第一测试工装气路5-2上；本发明的测试工装气路通过将进气口设置在第一测试工装气路上，在第一测试工装气路上连接第二测试工装气路，为了在一次引力消除过程中增加压力敏感元件的个数，通过在第二测试工装气路上继续连接第二测试工装气路，而且，为了能够在供气时气体能够快速充满测试工装气路，本发明通过至少连接管将第一测试工装气路和第二测试工装气路的两端分别连通，和第二测试工装气路之间通过至少两个连接管将两端分别连通。

本发明通过设置两个第一测试工装气路5-2，其中一个进气口5-1通过第一管路14与连接三通9连接，另一个进气口密封，这样设置可以使测试工装气路形成一个测试工装气路单元。

本发明通过所述的测试工装气路5设置至少两个，测试工装气路5之间通管路和进气口5-1依次串联，其中，第一个测试工装气路的一个进气口通过第一管路与连接三通9连接，最后一个测试工装气路的一个进气口密封；本发明通的过设置至少两个测试工装气路，能够增加一次引力消除的压力敏感元件的个数，测试工装气路之间通管路和进气口依次串联，其中，第一个测试工装气路的一个进气口通过第一管路与连接三通连接，最后一个测试工装气路的一个进气口密封即可。

在具体实施时，测试工装气路5设置两个第一个测试工装气路5-2和两个第二测试工装气路5-3，第一个测试工装气路5-2和第二测试工装气路5-3均设置10个测试工装5，进气口5-1设置在第一个测试工装气路5-2的一端，其中一个进气口通过第一管路14与连接三通9连接，另一个进气口堵死密封，第一个测试工装气路5-2和第二测试工装气路5-3相互平行且间隔设置，第一个测试工装气路5-2和第二测试工装气路5-3通过四个气路连接管6连通；

在需要一次性对很多个压力敏感元件进行引力消除时，还可以将被堵死的进气口打开，再在该进气口上通过管路依次串联多个测试工装气路，再把串联的最后一个测试工装气路的未连接管路的进气口堵死密封。

通过本发明的装置进行引力消除的方法如下：

先将已通过温度老化的压力敏感元件1安装到测试工装13中，然后对压力敏感元件进行压力冲击；

压力冲击的步骤如下：

步骤一，压力控制器7控制进气电磁阀10打开，放气电磁阀8关闭，使气源通过第二管路11向测试工装气路5供气，使连接三通9内腔的压力值达到预设上限值；

步骤二，压力控制器7控制进气电磁阀10关闭，放气电磁阀8打开进行放气，直至连接三通9内腔的压力值达到预设下限值，至此完成一次压力冲击；

重复步骤一至步骤二，对压力敏感元件进行2000～3000次压力冲击即可消除引力。

本发明还可以在在压力冲击前，在温度为60℃～80℃，时间为60～70小时条件下先对压力敏感元件1进行温度老化，这样能够减少压力冲击的次数和试件，增加了引力消除的效率。

下面对本发明作进一步的说明：

在图2中，为整个冲击系统。依次分别将压力敏感元件1放置于测试工装气路5上的测试座2中，注意压力敏感元件的膜片向下，用O型圈4密封，所有冲击的压力敏感元件1放置完后，再逐个将测试压帽3与测试座2上的螺纹旋紧，每次冲击数量根据任务单的数量可将测试工装气路5串联多路，压力敏感元件装配完成后，依据压力敏感元件的量程，将减压阀12的输出压力设置到冲击量程上限，根据产品量程，通过压力控制器7面板上的按键设置压力量程、冲击次数，在主屏显示当前压力，在辅屏显示冲击次数，压力控制器7带2路继电器输出，一路接进气电磁阀10，一路接放气电磁阀8，压力控制器7、进气电磁阀10、放气电磁阀8三者安装在连接三通9上，减压阀12与进气电磁阀10通过第二管路11连接，第二管路11为软管。

气路连接设置后，通过压力控制器7上的按键启动冲击程序，压力通过减压阀12后压力降低到冲击压力的范围内，压力通过第二管路11到达进气电磁阀10，进气电磁阀10打开进口，这时放气电磁阀8出气口关闭，压力通过连接三通9到达压力控制7及测试工装气路5中，当压力控制器7检测到压力到达设置之后，分别给进气电磁阀10、放气电磁阀8开关信号，进气电磁阀10关闭，放气电磁阀8打开，压力通过放气电磁阀8泄压，当压力控制器7检测到气路压力达到20～60kPa压力后，压力控制器7分别给进气电磁阀10、放气电磁阀8开关信号，进气电磁阀10打开，放气电磁阀8关闭，这时辅屏显示减1，重复以上的动作。当压力控制器7辅屏显示到达0后，本次冲击过程结束。将第二管路11断开，再逐个将测试压帽3旋开，取下测试压帽3，再逐个取下压力敏感元件1，放回原来的托盘中。

冲击前敏感元件1在高低温箱中温度达到60℃～80℃，放置60～70小时后再进行冲击。

测试座2与测试工装气路5通过焊接密封，同时气路连接管6与测试工装气路5焊接，使得连接整体连接可靠。

整个过程全部由设备、冲击系统来完成，设置简单、操作方便，这是一种有效地满足敏感元件引力消除工艺技术。

引力消除工艺技术，保证了敏感元件在生产环节带来的各种影响性能的因数能彻底的消除，温度、压力的不断作用，从而使敏感元件性能快速恢复到原来裸片时的状态，提高了传感器的性能及成品率。

与以往的分步、少量操作相比，可提高效率60％，同时可提高传感器的性能。

本发明引力消除技术，属仪器仪表行业领域，本发明涉及一种压力敏感元件经过绑定、焊接、充油等工艺后消除其引入引力误差的解决方法。压力敏感元件其核心部件是芯片，但是在封装过程生产中无形的会引入误差，无论设备、原材料、操作员工等因素再提高也会在生产中或多或少的引入影响芯片的原始性能。为能快速、有效的剔除外界引入的误差，本发明结合目前压力敏感元件生产和使用特点，使压力敏感元件恢复到与芯片封装前的状态，满足了仪器仪表行业的需求，为生产提供了便利，具有广阔的运用前景。

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，工艺技术合理，操作控制准确、引力消除充分。

本发明采用温度老化工艺外增加了全自动压力冲击老化系统相结合的方式。

本发明的有益效果是，满足行业客户在生产过程中带来引力使其消除的工艺技术的需求，操作方便、连接可靠、特别是增加了全自动压力冲击系统，使用本发明：

1、采用自动压力冲击系统，操作设置简单、灵活，压力控制准确，更有效的满足行业的使用。

2、温度控制采用高精度的高低温箱控制，保证了消除引力的温度要求。

3、压力冲击次数可通过智能压力控制器设置，次数设置合理，计数准确。

4、引力消除工艺流程明确、参数准确设置、适用行业批量化生产的需要。

5、工装连接方便、可靠，装卸省力、效率高。