一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器的制作方法

本发明涉及一种压力传感器，具体地说涉及一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器。

背景技术：

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，已广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化等众多行业。压力传感器种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器等，其中电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之呈一定关系的电量输出的压力传感器，其通常是使用镀金属薄膜或者圆形薄膜作为电容器的一个电极，在薄膜感受到压力时会变形，此时薄膜与固定的电极之间所产生的电容量就会发生改变，测量电路就可以输出跟电压形成一定关系的电信号。

现有电容式压力传感器存在着结构和封装工艺复杂、传感器总体尺寸难以缩小、制造成本高的问题，如中国专利cn1614375a公开的一种电容式压力传感器，如图1所示，其包括一个由导电材料制成的内置式emc屏蔽件(24)，该屏蔽件(24)整体呈杯形，其具有一个底壁和一个由该底壁伸出的周向侧壁，该屏蔽件的尺寸允许其紧密装配在腔体(16d＇)内，而该腔体是由六端口外壳(16＇)的侧壁(16e＇)形成的；在底壁内设置有一个流体接收孔(24a)，一个由合适的弹性体材料制成的环形密封垫(26)安装在屏蔽件(24)的底壁之顶部上并靠近其侧壁。电容式检测元件(12)、调节电路(14)和环形密封垫(26)安装在杯形屏蔽件(24)内，同时连接件(20＇)的底座(20a＇)与屏蔽件(24)的侧壁之自由远端通过卷边安装在该底座20a＇的一个凸缘部分上。由绝缘材料制成的套筒(28)被装配到杯形屏蔽件(24)周围，屏蔽件通过套筒(28)及o型圈(30)与外壳电绝缘，其中o型圈设置在腔体的底壁上，例如设置在一个环形槽(16f)内，该o型圈还被用作一个流体密封部件。侧壁16e＇的上部自由端被向里弯折到上述已卷边的杯形屏蔽件上方，从而通过这种已卷边的杯形屏蔽部件和绝缘套筒的上部形成了一个与连接件底座(20a＇)相连接的辅助性卷边连接，完成了一个压力传感器的封装。

上述电容式压力传感器在装配过程中需要完成两次封装，即：(1)屏蔽件卷边封装、(2)外壳卷边封装；装置中也必然需要使用到两个密封件，即环形密封垫(26)和o型圈(30)，这样增加了传感器的制造成本，且结构也无法得到简化，传感器的总体尺寸受到限制，无法进一步缩小；另外，传统压力传感器在使用过程中易受到导电流体和电磁信号的干扰，从而影响其电压输出。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有电容式压力传感器制造成本高、结构复杂、传感器体积较大，从而提出一种成本低廉、结构更简单、更紧凑的抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，其包括：

电容式压力检测部件；

圆筒形屏蔽件，设置于所述电容式压力检测部件外部，所述圆筒形屏蔽件的顶端和底端具有向内弯折的屏蔽件弯折部；

绝缘挡圈，设置于所述屏蔽件弯折部的底部；

o型密封圈，设置于所述绝缘挡圈内缘。

作为优选，所述圆筒形屏蔽件外部设置有电绝缘套筒，所述电绝缘套筒顶部具有向内弯折的套筒弯折部，所述电绝缘套筒的外部设置有传感器外壳。

作为优选，所述电绝缘套筒的材质为柔性绝缘材料，其厚度为0.1-0.2mm，所述o型密封圈为绝缘橡胶密封圈。

作为优选，所述电容式压力检测部件包括基座，所述基座底部设置有感压膜，所述感压膜底部设置有导电屏蔽层，所述导电屏蔽层底面与所述屏蔽件弯折部接触。

作为优选，所述圆筒形屏蔽件的材质为铜，其厚度为0.05-0.1mm。

作为优选，所述传感器外壳的形状为六角管，所述六角管的顶部具有外壳折弯部，所述外壳折弯部压紧所述套筒折弯部顶部设置。

作为优选，还包括，用于将电容值转化为输出电压信号的调理电路，所述调理电路设置于所述电容式压力检测部件顶部；电气连接件，设置于所述调理电路上方且与调理电路电连接。

作为优选，所述调理电路与所述电气连接件由焊接于电气连接件的一组引脚连接；所述调理电路还具有一组金属凸舌，所述凸舌连接于所述电气连接件侧壁。

作为优选，所述导电屏蔽层的表面方阻不大于100ω/□，厚度为0.1-40μm，所述导电屏蔽层由金、银、铜、铂、镍铬、镍铜中的一种或几种制备而得。

作为优选，所述屏蔽件折弯部底面与所述绝缘挡圈顶部接触，所述绝缘挡圈外壁与电绝缘套筒内壁接触。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，其包括：电容式压力检测部件；圆筒形屏蔽件，设置于所述电容式压力检测部件外部，所述圆筒形屏蔽件的顶端和底端具有向内弯折的屏蔽件弯折部；绝缘挡圈，设置于所述弯折部底部；o型密封圈，设置于所述绝缘挡圈内缘。圆筒形屏蔽层底面不是封闭结构，无需在圆筒形屏蔽件与电容式压力检测部件之间设置环形密封垫，只需要一个o型密封圈即可实现传感器的密封封装，简化了传感器结构，可有效缩减传感器的尺寸，降低传感器生产成本，所述压力传感器可应用于通风装置、空调尤其是变频空调领域。

(2)本发明所述的抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器,圆筒形屏蔽件外部设置有电绝缘套筒，所述电绝缘套筒顶部具有向内弯折的套筒弯折部，所述电绝缘套筒的外部设置有传感器外壳。压力传感器在工作过程中会由于设备的启停、故障或雷击、强静电等因素产生超出正常工作电压的瞬间过电压，传统的压力传感器调理电路与外壳接通，电源与调理电路、外壳之间形成一个导电通路，当瞬间过电压通过该导电通路时，调理电路和压力检测部件易被击穿而导致传感器失效，本方案中的压力传感器则由于具有电绝缘套筒而有效使调理电路、压力检测部件与外壳绝缘，保护其不被击穿。

(3)本发明所述的抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，传感器外壳的形状为六角管，所述六角管的顶部具有外壳折弯部，所述外壳折弯部压紧所述电绝缘套筒折弯部顶部设置，电绝缘套筒折弯部顶部又压紧屏蔽件折弯部设置，电绝缘套筒、圆筒形屏蔽件均由塑性和柔韧性良好的材料制成，卷曲阻力很小，可与外壳顶部一次卷曲压紧成型，简化了压力传感器的生产流程，从而进一步降低了生产成本。

(4)本发明所述的抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，还包括用于将电容值转化为输出电压信号的调理电路，所述调理电路设置于所述电容式压力检测部件顶部；电气连接件，设置于所述调理电路外部、上方且与调理电路通过一组引脚电连接。调理电路还具有一组凸舌，凸舌设置于电器连接件侧壁，当屏蔽件卷曲成型为圆筒形时，凸舌与圆筒形屏蔽件充分接触，而圆筒形屏蔽件与电容式压力检测部件的导电屏蔽层充分接触，形成了一个导电回路，凸舌起到将调理电路与导电回路连接的作用，从而使圆筒形屏蔽件起到防止电磁干扰的作用。传统压力传感器用于测量含大量水分的流体时，导电流体在感压膜上相当于形成一个新的电容电极，与电容式压力检测部件的测量电容、外壳之间形成新的寄生电容，导致电容值重大偏移，电容值的偏移将影响压力传感器的电压输出，而本发明所述的传感器结构则可有效解决导电流体对测量电容的干扰问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术中压力传感器的截面图；

图2是本发明实施例所述抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器的截面图；

图3是本发明实施例所述抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-圆筒形屏蔽件；2-绝缘挡圈；3-o型密封圈；4-调理电路；5-电气连接件；6-凸舌；7-电绝缘套筒；8-传感器外壳；9-基座；10-感压膜；11-导电屏蔽层。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，如图2-3所示，其包括：

用于提供随着施加的流体压力变化而变化的电容值的电容式压力检测部件；

圆筒形屏蔽件1，套设于电容式压力检测部件外部，其内壁与电容式压力检测部件的侧壁接触，所述圆筒形屏蔽件1的顶端和底端具有向内弯折的屏蔽件弯折部，所述圆筒形屏蔽件1的由可塑性和韧性良好的铜材制得，其厚度为0.05mm；

绝缘挡圈2，设置于屏蔽件弯折部底部，所述屏蔽件折弯部底面与绝缘挡圈2顶部接触，其材质为常规电绝缘材料；

o型密封圈3，设置于所述绝缘挡圈2内缘，顶部与电容式压力检测部件的底部接触，所述o型密封圈3的材质为绝缘橡胶。

还包括用于将电容值转化为输出电压信号的调理电路4，所述调理电路4设置于所述电容式压力检测部件顶部；电气连接件5，设置于所述调理电路4上方且与调理电路4电连接，具体地，所述电气连接件5通过设置于其内部的一组(三根)引脚与所述调理电路4电连接。所述调理电路4还具有一组凸舌6，所述凸舌6与所述电气连接件5的侧壁相连接，当屏蔽件卷曲成型为圆筒形时，凸舌与圆筒形屏蔽件充分接触，而圆筒形屏蔽件与电容式压力检测部件的导电屏蔽层充分接触，形成了一个导电回路，凸舌起到将调理电路与导电回路连接的作用，从而使圆筒形屏蔽件起到防止电磁干扰的作用。

进一步地，所述圆筒形屏蔽件1外部套设有电绝缘套筒7，所述电绝缘套筒7的顶部具有向内弯折的套筒折弯部，所述套筒折弯部压覆于所述屏蔽件折弯部的顶面，电绝缘套筒7的外部套设有传感器外壳8，所述传感器外壳8为六角管状，六角管的顶部具有向内弯折的外壳折弯部，所述外壳折弯部压覆于所述套筒折弯部的顶面，其中，电绝缘套筒7的材质为柔性绝缘材料，本实施例优选为耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能优异的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.1mm，电绝缘套筒7、圆筒形屏蔽件1材质可塑性和柔韧性优异，可以与传感器外壳8通过一次铆压卷曲成型工艺完成产品封装，无需如现有技术中的压力传感器一样进行两次封装，提高了生产效率、降低了生产成本。

绝缘挡圈2设置于电绝缘套筒7内底部，其外壁与电绝缘套筒7内壁接触，且其内缘安装有o型密封圈3，使得圆筒形屏蔽件1与传感器外壳8之间绝缘，传统压力传感器在工作过程中，如当其安装在变频空调设备里，会受设备的启停或故障或雷击、强静电等外界因素影响，产生超出正常工作电压的瞬间过电压，若调理电路与外壳接通，外壳会形成导电通路，瞬间电压通过该导电通路时，调理电路和电容式压力检测部件极易被击穿导致传感器失效，本实施例中的电绝缘套筒7有效保证了调理电路4、电容式压力检测部件与外壳绝缘，保护其不被击穿。

具体地，所述电容式压力检测部件包括基座9，所述基座9的底部设置有感压膜10，所述感压膜10的底部设置有导电屏蔽层11，所述导电屏蔽层11的底面与所述屏蔽件折弯部充分接触，形成一个导电回路，所述调理电路4设置于所述基座顶部，所述感压膜10为常规感压膜，所述导电屏蔽层11由含银、铜、金、铂、镍的浆料通过丝网印刷或喷涂等工艺涂覆在陶瓷表面制得，然后通过烧结工艺，在450-900℃下烧结，本实施例中烧结温度为450℃，形成致密的导电屏蔽层，其厚度为1μm；或者通过薄膜工艺，用磁控溅射或真空镀膜的方式将金、银、铜、镍铬或镍铜中的至少一种制备为导电屏蔽层，其厚度为0.1μm，表面方阻不大于100ω/□。

实施例2

本实施例提供一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，如图2-3所示，其包括：

用于提供随着施加的流体压力变化而变化的电容值的电容式压力检测部件；

圆筒形屏蔽件1，套设于电容式压力检测部件外部，其内壁与电容式压力检测部件的侧壁接触，所述圆筒形屏蔽件1的顶端和底端具有向内弯折的屏蔽件弯折部，所述圆筒形屏蔽件1的由可塑性和韧性良好的铜材制得，其厚度为0.1mm；

绝缘挡圈2，设置于屏蔽件弯折部底部，所述屏蔽件折弯部底面与绝缘挡圈2顶部接触，其材质为常规电绝缘材料；

o型密封圈3，设置于所述绝缘挡圈2内缘，顶部与电容式压力检测部件的底部接触，所述o型密封圈3的材质为绝缘橡胶。

还包括用于将电容值转化为输出电压信号的调理电路4，所述调理电路4设置于所述电容式压力检测部件顶部；电气连接件5，设置于所述调理电路4上方且与调理电路4电连接，具体地，所述电气连接件5通过设置于其内部的一组(三根)引脚与所述调理电路4电连接。所述调理电路4还具有一组凸舌6，所述凸舌6与所述电器连接件5的侧壁相连接，当屏蔽件卷曲成型为圆筒形时，凸舌与圆筒形屏蔽件充分接触，而圆筒形屏蔽件与电容式压力检测部件的导电屏蔽层充分接触，形成了一个导电回路，凸舌起到将调理电路与导电回路连接的作用，从而使圆筒形屏蔽件起到防止电磁干扰的作用。

进一步地，所述圆筒形屏蔽件1外部套设有电绝缘套筒7，所述电绝缘套筒7的顶部具有向内弯折的套筒折弯部，所述套筒折弯部压覆于所述屏蔽件折弯部的顶面，电绝缘套筒7的外部套设有传感器外壳8，所述传感器外壳8为六角管状，六角管的顶部具有向内弯折的外壳折弯部，所述外壳折弯部压覆于所述套筒折弯部的顶面，其中，电绝缘套筒7的材质为柔性绝缘材料，本实施例优选为耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能优异的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.2mm，电绝缘套筒7、圆筒形屏蔽件1材质可塑性和柔韧性优异，可以与传感器外壳8通过一次铆压卷曲成型工艺完成产品封装，无需如现有技术中的压力传感器一样进行两次封装，提高了生产效率、降低了生产成本。

绝缘挡圈2设置于电绝缘套筒7内底部，其外壁与电绝缘套筒7内壁接触，且其内缘安装有o型密封圈3，使得圆筒形屏蔽件1与传感器外壳8之间绝缘，本实施例中的电绝缘套筒7有效保证了调理电路4、电容式压力检测部件与外壳绝缘，保护其不被击穿。

具体地，所述电容式压力检测部件包括基座9，所述基座9的底部设置有感压膜10，所述感压膜10的底部设置有导电屏蔽层11，所述导电屏蔽层11的底面与所述屏蔽件折弯部充分接触，形成一个导电回路，所述调理电路3设置于所述基座顶部，所述感压膜10为常规感压膜，所述导电屏蔽层11由含银、铜、金、铂、镍的浆料通过丝网印刷或喷涂等工艺涂覆在陶瓷表面制得，然后通过烧结工艺，在450-900℃下烧结，本实施例中烧结温度为900℃，形成致密的导电屏蔽层，其厚度为40μm；或者通过薄膜工艺，用磁控溅射或真空镀膜的方式将金、银、铜、镍铬或镍铜中的至少一种制备为导电屏蔽层，其厚度为3μm，表面方阻不大于100ω/□。

实施例3

本实施例提供一种抗导电流体和电磁干扰的陶瓷电容式压力传感器，如图2-3所示，其包括：

用于提供随着施加的流体压力变化而变化的电容值的电容式压力检测部件；

圆筒形屏蔽件1，套设于电容式压力检测部件外部，其内壁与电容式压力检测部件的侧壁接触，所述圆筒形屏蔽件1的顶端和底端具有向内弯折的屏蔽件弯折部，所述圆筒形屏蔽件1的由可塑性和韧性良好的铜材制得，其厚度为0.08mm；

绝缘挡圈2，设置于屏蔽件弯折部底部，所述屏蔽件折弯部底面与绝缘挡圈2顶部接触，其材质为常规电绝缘材料；

o型密封圈3，设置于所述绝缘挡圈2内缘，顶部与电容式压力检测部件的底部接触，所述o型密封圈3的材质为绝缘橡胶。

还包括用于将电容值转化为输出电压信号的调理电路4，所述调理电路4设置于所述电容式压力检测部件顶部；电气连接件5，设置于所述调理电路4上方且与调理电路4电连接，具体地，所述电气连接件5通过设置于其内部的一组(三根)引脚与所述调理电路4电连接。所述调理电路4还具有一组凸舌6，所述凸舌6与所述电器连接件5的侧壁相连接，当屏蔽件卷曲成型为圆筒形时，凸舌与圆筒形屏蔽件充分接触，而圆筒形屏蔽件与电容式压力检测部件的导电屏蔽层充分接触，形成了一个导电回路，凸舌起到将调理电路与导电回路连接的作用，从而使圆筒形屏蔽件起到防止电磁干扰的作用。

进一步地，所述圆筒形屏蔽件1外部套设有电绝缘套筒7，所述电绝缘套筒6的顶部具有向内弯折的套筒折弯部，所述套筒折弯部压覆于所述屏蔽件折弯部的顶面，电绝缘套筒7的外部套设有传感器外壳8，所述传感器外壳8为六角管状，六角管的顶部具有向内弯折的外壳折弯部，所述外壳折弯部压覆于所述套筒折弯部的顶面，其中，电绝缘套筒7的材质为柔性绝缘材料，本实施例优选为耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能优异的聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.15mm，电绝缘套筒7、圆筒形屏蔽件1材质可塑性和柔韧性优异，可以与传感器外壳8通过一次铆压卷曲成型工艺完成产品封装，无需如现有技术中的压力传感器一样进行两次封装，提高了生产效率、降低了生产成本。

绝缘挡圈2设置于电绝缘套筒7内底部，其外壁与电绝缘套筒7内壁接触，且其内缘安装有o型密封圈3，使得圆筒形屏蔽件1与传感器外壳8之间绝缘，本实施例中的电绝缘套筒7有效保证了调理电路4、电容式压力检测部件与外壳绝缘，保护其不被击穿。

具体地，所述电容式压力检测部件包括基座9，所述基座9的底部设置有感压膜10，所述感压膜10的底部设置有导电屏蔽层11，所述导电屏蔽层11的底面与所述屏蔽件折弯部充分接触，形成一个导电回路，所述调理电路4设置于所述基座顶部，所述感压膜10为常规感压膜，所述导电屏蔽层11由含银、铜、金、铂、镍的浆料通过丝网印刷或喷涂等工艺涂覆在陶瓷表面制得，然后通过烧结工艺，在450-900℃下烧结，本实施例中烧结温度为680℃，形成致密的导电屏蔽层，其厚度为20μm；或者通过薄膜工艺，用磁控溅射或真空镀膜的方式将金、银、铜、镍铬或镍铜中的至少一种制备为导电屏蔽层，其厚度为1.5μm，表面方阻不大于100ω/□。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。