一种微型压力传感器的制作方法

本实用新型涉及测量技术领域，特别是涉及一种微型压力传感器。

背景技术：

随着工业现代化的发展，各类工业自动化设备的应用以及相关技术也随着大环境取得了突飞猛进的发展。尤其是对于与传感器测试的相关设备来说，其从原来力的从无到有，到目前的从有到精；对于设备的大小来说，其从原来的大型到小型，再到现在的微型。该传感器通常会应用于压装设备测力、线缆拉力测试、注射测试台架、弹簧拉力测试、电脑和手机触屏以及按键手感测试等工业领域。但是，这类传感器普遍具有精度低、寿命低、尺寸大等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种微型压力传感器以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种微型压力传感器，包括：

弹性体，用于感受外界压力以产生应变；所述弹性体中部设置有通孔，所述通孔周围依次分布有四个应变恒定孔；

应力测量装置，设置于所述通孔内壁，且与所述应变恒定孔的位置对应，用于在所述弹性体受力后，测量在所述通孔处产生的应力。

可选地，所述通孔为具有四个圆弧角的方形通孔；所述方形通孔任意相对的两侧各平行设置有两个应变恒定孔，所述应变恒定孔分别与所述通孔的圆弧角对应设置。

可选地，所述通孔的四个圆弧角指定区域范围为四个应力集中分布区；所述应力测量装置包括四个应变计，各应变计分别设置于所述通孔内侧各应力集中分布区所处区域，用于测量各应力分布区的应力。

可选地，设置于所述通孔同一侧的两个应变恒定孔之间设置有第一连接通道。

可选地，所述弹性体在设置有所述应变恒定孔的两侧还分别设置有第二连接通道，所述第二连接通道的一端与设置在同一侧的两个应变恒定孔中任意一个应变恒定孔相连接，所述第二连接通道的另一端连接该应变恒定孔所在的弹性体的一侧外部。

可选地，所述第二连接通道为S型连接通道。

可选地，所述微型压力传感器还包括与各应变计电性连接的电缆；

所述应变计，还用于将测得的应力值转换为电信号，通过所述电缆输出。

可选地，在所述弹性体的任一侧面开设有连接孔，所述电缆通过所述连接孔与各应变计电性连接。

可选地，所述微型压力传感器还包括硅胶，用于将所述应力测量装置封装在所述通孔内侧。

可选地，所述弹性体的体积为19×16×6mm。

本实用新型提供了一种五孔结构的压力传感器，包括其中间的方形通孔以及四周设置四个应变恒定孔，通过四周的四个应变恒定孔可以使通孔四个角的应变趋于稳定，且几乎相等。再通过应力测量装置对各应变恒定孔对应的四个恒定的应变，以大幅提升应力测量的精度。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施例的微型压力传感器分散结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的弹性体立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例的微型压力传感器完整结构侧视图；

图4是本实用新型实施例的微型压力传感器整体结构主视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

传统传感器多采用传统S型平行梁结构，由于平行梁结构的特点，应力分布呈递减式分布，传感器的测量应变处往往不是最大应变处，因此，为了得到所需要的应变，最大应变处往往会超过设计应变，导致传感器的疲劳寿命大大降低。

图1是根据本实用新型实施例提供的一种微型压力传感器100，图1示出了根据本实用新型实施例提供的微型压力传感器100立体结构示意图。如图1 所示，微型压力传感器100可以包括：弹性体10，用于感受外界压力以产生应变；弹性体10中部设置有通孔11，通孔11周围依次分布有四个应变恒定孔 12；应力测量装置20，设置于通孔11内壁，且与应变恒定孔12的位置对应，用于在弹性体10受力后，测量在通孔11处产生的应力。

优选地，通孔11为具有四个圆弧角的方形通孔；该方形通孔任意相对的两侧各平行设置有两个应变恒定孔12，应变恒定孔12分别与通孔11的圆弧角对应设置。其中，通孔11周围的四个应变恒定孔12也可以为具有圆弧角的方孔。由于加工的局限性，制备传感器时可能无法使得通孔11以及四个应变恒定孔12无法达到到真正的方孔，因此，需有铣刀的圆弧角存在。

也就是说，在如图1所示的微型压力传感器100中，弹性体10可以包括一个方形通孔11以及四个应变恒定孔12，其中，可选择方形的通孔11相对的量侧设置两个应变恒定孔12。其中，四个应变恒定孔12的大小相等，且小于方形通孔11的体积。在本实施例中，通孔11的体积可占弹性体10体积的1/3，四个应变恒定孔12的体积分别约为通孔11体积的1/5。当然，对于方形通孔 11和应变恒定孔12的具体体积可根据不同的测试对象以及测试精度需求进行调整，本实用新型不做限定。在本实施例中，设计应变恒定孔12时，需使应变恒定孔12的圆弧角对准通孔11的圆弧角，再根据传感器的不同容量，设计应变恒定孔12与通孔11间的壁厚，这样设计更可以使通孔11四个角的应变趋于恒定，且几乎相等。再通过应力测量装置20对各应变恒定孔12对应的四个恒定的应变，以大幅提升应力测量的精度。图3、图4分别为本实用新型实施例的微型压力传感器完整结构侧视图以及主视图。优选地，弹性体10的体积可以为19×16×6mm，符合精密设备的设置标准。

传统设计应力分布是递减式的应力分布，这种设计往往最大应力很大，集中应力处会超过材料的极限应力，从而使传感器寿命降低。本实施例提供的应力传感器100由于应力分布均匀，所以应变计21测量的应力就是应力传感器 100最大应力，而且该最大应力绝对在材料的极限应力以内，以大大提高了传感器寿命。

参照图2可知，通孔11的四个圆弧角指定区域范围为四个应力集中分布区13，通孔11两侧的应变恒定孔12分别与各应力集中分布区13对应设置。可选地，应力测量装置20可包括四个应变计21；各应变计21分别设置于通孔 11内侧各应力集中分布区13所处区域，用于测量各应力集中分布区13的应力。具体设置时，应变计21可以两两一组，设置于同一电路板上，再将设置于同一电路板上的两个应变计21整体贴设在通孔11内壁上，每个应变计21对应一个应变恒定孔12。也可以将各应变计21分开设置，对应不同的应变恒定孔 12，再通过特定方式将这同一侧的两个应变计21进行电连接。在实际测试过程中，每个应力集中分布区13的应力值差异很小，接近相等，因此，采用上述设计方式可以具有测试结果精度高的特点。将4个应变计21粘贴在通孔11 内测，应变计的测量部分应在应变恒定孔12与通孔11最薄处，应变计21可测量到的是这4个恒定的应变。而且，图1、2所示五孔设计的每个应力集中分布区的最大应力完全可以达到材料的极限应力以内，采用该设计方式可以使应力测量达到很高的精度。另外，在本实施例中，由于集中应力分布均匀，所以应变计21测量的应力就是传感器100最大应力，所以这样设计的最大应力绝对是材料的设计应力，进而大大提高传感器100寿命。在本实用新型优选实施例中，应变计21可以优选为应变片。

继续参照图1、图2，设置于通孔11同一侧的两个应变恒定孔12之间设置有第一连接通道14。弹性体10在设置有应变恒定孔12的两侧还分别设置有第二连接通道15，第二连接通道15的一端与同一侧的两个应变恒定孔中任意一个应变恒定孔相连接，第二连接通道15的另一端连接该应变恒定孔所在的弹性体10的一侧外部。优选地，第二连接通道15为S型连接通道。如图1、2 所示，分布于弹性体10两侧的S型第二连接通道15呈中心对称分布，即两个第二连接通道15与弹性体10外部连接的一端不属于同一侧。

可选地，如图1所示，微型压力传感器100还可以包括与各应变计21电性连接的电缆30；各应变计21还可用于将测得的应力值转换为电信号，通过电缆30输出。设置电缆30时，可以通过在弹性体10的任一侧面开设连接孔 16，电缆30通过连接孔16与各应变计21电性连接。当然，实际应用中还可以通过其他方式设置电缆30，本实用新型不做限定。

优选地，微型压力传感器100还包括硅胶40，用于将应力测量装置20封装在通孔11内侧。其中，硅胶40的体积可以是以完全填充方形通孔11为基准，硅胶40的体积可以和方形通孔11的体积相同，或是比通孔11的体积略微小。

本实用新型实施例提供了一种五孔微型压力传感器，弹性体受力后，产生变形，在中间方形通孔处产生应力，在方形通孔内侧粘贴应变计后，通过应变计测量产生的应力，将产生的应力转换成电信号输出，再由硅胶密封应变计。在中间方形通孔处，四个角落处于应力集中分布区，每个应力分布区的应力值差异很小，接近相等，所以这样设计可以达到精度高的特点，而且采用上述五孔设计的弹性体结构，每个应力分布区最大应力完全可以达到材料的极限应力以内，大大提高寿命。尺寸上，可以达到微型设计19×16×6mm，符合精密设备的使用。

对于传统的传感器，普遍精度不高，测量不准确，通常精度在0.5％-1％之间，本实用新型提供的微型传感器可以达到更高的精度，在0.1％以内。另外，传统传感器使用寿命低且体积大，不适合安装在狭小环境下，有一定局限，而本实用新型提供的传感器不仅使用寿命长，还可设计成微型体积，几乎适用于各中工况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。