专利名称：压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序中所命名类型的一种压力传感器。
适合这种测量的压力传感器由Honeywell公司按22PC系列规定提供。该压力传感器主要包括一片固定在传感器本体内的薄膜。测出的薄膜的偏转与本体进行比较。为此目的，将压敏电阻器集成在薄膜的表面。在第一个实施例中，使用若干压力传感器测量相对压力，这时，被测压力作用在薄膜正面，而薄膜反面与外界空气接触。在第二个实施例中，同样使用若干压力传感器测量绝对压力，这时薄膜反面被密封，与外界空气隔离。这些传感器的缺点是零线及特性曲线随时间改变，需要在特定时间间隔重新校准。
发明目的本发明的目的是提供一种可以用简单方法校准的压力传感器。
依照本发明权利要求1或3的特征，这个任务可得到解决。
本发明基于这种认识即在市场可获得来自Honeywell公司与上面提及的压力传感器同属一个家族的FSG和FSL系列力传感器。在使用这些力传感器时，被测的力通过一个活塞传送到薄膜。一方面，目前这样的力传感器已发展成带有力发送器或者定位器；另一方面，加以改进，使被测压力能作用在薄膜背对活塞的那面。压力传感器正常工作时，力发送器或定位器并不起作用，它们只是用来校准压力传感器。压力传感器校准时，薄膜在规定条件下变形，然后测定压力传感器的输出信号。可以使用力发送器向活塞施加预定力的影响使薄膜变形，也可通过移动活塞至一个精确指定的位置使之变形。
压力传感器可用来测量过压及负压或真空。
制作薄膜2可使用如金属这样的材料，测量薄膜2的偏转可使用如固定排列的线圈来进行。但是，薄膜2最好采用硅芯片，其正面3或反面4集成压阻通路。
在第一方案中，如
图1所示，壳体5包围薄膜2的反面4，其壁被封闭起来致使薄膜2的反面4被密封，与外界空气隔绝。这样压力传感器便测量到作用在薄膜2正面3上的绝对压力。在第二方案中，壳体5包围薄膜2的反面4，在其壁上开有钻孔，致使薄膜2的反面4与外界空气接触。这样压力传感器便测量到作用在薄膜2正面3上相对于外界常压的压力。在第三方案中，压力传感器用来测量压差p1-p2，第一压力p1作用在薄膜2的正面3上，第二压力p2作用在薄膜2的反面4上。
活塞7最好固定在磁铁12上，在正常工作中不与薄膜2接触。这样，只有施加在压力接口上的压力p作用在薄膜2上。不过，如图1所示，活塞7也可固定在薄膜2上，但在正常工作中活塞不能与磁铁12接触。
按以下步骤对压力传感器进行校准或重新校准1中断作用在压力接口处的压力，使外界常压作用在压力接口上。然后，记录并保存压力传感器的输出信号U0(p＝0)。
2启动力发送器10，使之在压力传感器的活塞7上施加预定的力F。活塞7作用在薄膜2上，使随着力F的作用偏转。为做到这点，在该例中，预定电流I1通过电磁铁上的线圈11，使磁铁12在活塞7上施加一个与电流I1相应的力。然后，记录并保存压力传感器的输出信号U1(I1)。
通过线圈11的电流I1与磁铁12施加在活塞7上的力K1(I1)之间的关系不随时间而改变。此外，力K1(I1)与特定压力p1(I1)＝K1(I1)/A相对应，而A值是一个常量。因此，在制造压力传感器时，在力发送器10通过电流I1时所产生作用在压力传感器活塞7上的压力p1(I1)，只需测量和保存一次。而且，所有压力传感器的p1(I1)关系都是一样的。这样，在步骤2中，传感器信号U1(I1)可指配对应压力p1，并得出U1(p1)值。
在理想工作范围内，压力传感器的特性曲线呈线性的情况下，即U(p)＝U0+k*p(1)式中U0和k是常量，则按照上述两种指定的条件下进行校准就足够了。经校准，得出常量k的新值如下k=U1(p1)-U0p1------(2)]]>在特性曲线为非线性的情况下，则采用由I1到In不同大小的n个电流进行第二步骤。
弹簧也可用做力发送器。
图2是本发明压力传感器第二实施例的剖面图，但图2使用的不是力发送器10，而是定位器13。使用定位器使有可能随时重新校准压力传感器。定位器13由例如固定排列的线圈11和活动磁铁构成。线圈11和磁铁组成电磁铁12。本体1或电磁铁的表面14挡住磁铁12，使之不能前移。用定位器13校准时，活塞7进入预定位置，这样薄膜2可有控制地变形。
而且这时，在压力传感器正常工作中，活塞7不接触薄膜2。所以，只有施加在压力接口的压力p作用在薄膜2上。
按以下步骤对压力传感器进行校准或重新校准1 中断作用在压力接口处的压力，使外界常压作用在压力接口上。然后，记录并保存压力传感器的输出信号U0(p＝0)。
2 启动定位器13，通过活塞7把压力传感器的薄膜2推到预定位置。在该例中，为做到这点，让预定电流通过电磁铁上的线圈11，使之足以把磁铁12移到止动面14上。然后，记录并保存压力传感器的输出信号U1。
在步骤2中，薄膜2相对于它在规定条件下的中立位置发生变形，并进入位置L。对应于位置L的压力p1只需在制造过程中一次测定。可以做到这点，如首先启动定位器13，而后保存压力传感器的输出信号Uw。此后，定位器13复位，并通过压力接口向薄膜2施加不断增大的压力p。增大压力p直至压力传感器的输出信号达到Uw值，然后保存压力p1。
第二步骤2校准完后，可再次根据公式(2)求出公式(1)中的常量k值。
气动传动装置也可用作定位器。
在这个使用定位器的实施例中，如图2所示，壳体5的壁包围薄膜2的反面4。此壁形成封闭状态，以测量绝对压力，或开有钻孔以测量相对于外界气压的压力。压力传感器也可设计用来测量差压。
作用在薄膜2反面4上的压力p可以是过压或是欠压。这意味着压力传感器也可用作真空传感器。
如上例所述，压力p或活塞7作用在薄膜2的不同面上活塞7作用在正面3上，压力p作用在反面4上。尽管从结构上讲，这样构造比较有利，但也可以这样构造压力传感器，使压力p同活塞7一样作用在薄膜2的同一面上。在这种情况下，压力接口9所设位置应不同于图1和图2中所示位置，以使发出的压力p能作用在薄膜2的正面3上。
权利要求
1.一种测量压力的压力传感器，带正面(3)和反面(4)的薄膜(2)固定在本体(1)内，由此，压力可施加在薄膜(2)的正面(3)上或者反面(4)上，其特征在于设有活塞(7)和力发送器(10)，用来校准压力传感器，由此，活塞(7)把力发送器(10)产生的力传送到薄膜(2)的正面(3)上并使薄膜(2)变形。
2.按照权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所述的力发送器(10)是一个由线圈(11)和磁铁(12)组成的电磁铁。
3.一种测量压力的压力传感器，带正面(3)和反面(4)的薄膜(2)固定在本体(1)内，由此，压力可施加在薄膜(2)的正面(3)上或者反面(4)上，其特征在于设有活塞(7)和定位器(13)，用来校准压力传感器，由此，启动定位器(13)时，活塞(7)被移到预定位置，在此位置上该活塞作用在薄膜(2)的正面(3)上且使薄膜(2)变形。
4.按照权利要求3所述的压力传感器，其特征在于所述的定位器(13)是一个由线圈(11)和磁铁(12)组成的电磁铁，且设有一个用作挡块的面(14)用以限定定位器(13)的预定位置。
5.按照权利要求2或4所述的压力传感器，其特征在于所述的活塞(7)固定在磁铁(12)上。
全文摘要
一种测量压力p的压力传感器包括一片固定在本体(1)内有正面(3)和反面(4)的薄膜(2)。压力p可施加在薄膜(2)的反面(4)上。薄膜(2)的正面(3)动态连接在活塞(7)上。此外,压力传感器还有一个力发送器(10),用它向活塞(7)施加预定的力。为了重新校准,在精确规定条件下使用力发送器(10),可使压力传感器的薄膜(2)变形,输出信号进行重新校准。也可使用定位器代替力发送器。
文档编号G01L27/00GK1385685SQ0211977
公开日2002年12月18日 申请日期2002年5月16日 优先权日2001年5月16日
发明者欧根·曼哈特 申请人:Esec贸易公司