专利名称：高性能应变合金纳米膜压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力测量装置，尤其涉及高性能应变合金纳米膜压力传感器的技术改进。
背景技术：
现有薄膜压力传感器由引压咀、弹性敏感元件、金丝引线、补偿电路、外罩等组成，这种结构存在如下不足因弹性敏感元件离引压咀较远，且引压咀又无阻尼特性，无法避免测量压力瞬间扰动对精度的不良影响；引压咀与弹性体之间无应力释放槽，不能消除传感器在安装使用时外应力对传感器的不良影响；由于在弹性体与外壳之间仅依靠焊接来承受压力和起密封作用，受焊接工艺的影响制造高压力的传感器带来困难；敏感元件输出信号采用金丝引线和一般锡焊接工艺，无法适用200℃以上高温环境中使用。
发明内容
本实用新型的目的就是要克服现有技术的缺点，提供一种同时具有高温度、高压力、高精度、动态性能好、长期稳定可靠等特点的高性能应变合金纳米膜压力传感器。
为此，本实用新型的技术方案是一种高性能应变合金纳米膜压力传感器，主要由下列部件组成园形壳体(1)，其外臂从开口端向上依次有连接引压管的外螺纹(13)和起密封作用的“O”形密封圈(9)，其内臂有用于支撑园形承压杯(2)的凸出靠臂(12)；园形承压杯(2)，用以接受从园形壳体(1)开口处引入的压力，并使其杯底(2-5)产生形变而输出与压力值对应的电信号；支撑环(3)，它是一个上部开孔且焊接于园形承压杯(2)上的金属环，用以通过支撑柱(4)支撑高温线路板(5)；高温导电胶(8)，用以将园形承压杯(2)输出的电信号传递给高温线路板(5)，并通过高温线路板(5)的补偿调整后，由高温输出线(6)通过接头(7)向外输出，其特征在于所述园形承压杯(2)的上部采用离子束溅射技术依次淀积有起绝缘作用的绝缘膜(2-1)、起电阻应变作用的应变合金纳米膜(2-2)、起氧化保护作用的保护膜(2-3)，另外，应变合金纳米膜(2-2)通过光刻工艺形成了平面电阻栅图案，电阻栅引线处淀积有将应变信号引出的引线膜(2-4)。
所述园形承压杯(2)紧靠园形壳体(1)内部的凸出靠臂(12)，在密封焊接处(10)焊接后，园形承压杯(2)的上部与园形壳体(1)之间留有消除因外力而产生应力的应力释放槽(11)。
由于采用了上述结构改进，敏感元件采用了离子束溅射技术而生成的多层纳米量级功能薄膜，使得敏感元件本身具有了高精度(综合精度优于0.1级)、耐高温(介质温度可达300℃)、高稳定性、高可靠性的特点。又由于园形承压杯距引压咀开口处很近，且开口又大，所以传感器动态响应特性得到改善。同时园形承压杯依靠园形壳体内臂的凸出靠臂，因此，传感器的焊接处仅起密封作用而不需承受压力，传感器的量程可以较大(如100Mpa)。传感器敏感元件输出信号采用高温导电胶传输至高温线路板，无普通焊锡焊接工艺，因此传感器可工作在高温达250℃的环境中。另外，由于园形壳体和敏感元件之间增加了应力释放槽，大大降低了传感器在安装使用时外应力对传感器的影响。所以，本实用新型较同类产品相比，它同时具有高精度、高温度、高稳定性、高可靠性、动态性能好、抗幅射和振动等显著特点。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的总体结构剖视示意图。
图2为本实用新型的多层膜结构剖视示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种高性能应变合金纳米膜压力传感器，主要由园形壳体1、园形承压杯2、支撑环3、支撑柱4、高温线路板5、高温输出线6、接头7、高温导电胶8、“O”形密封圈9等组成。所述园形壳体1是一种不绣钢空心体，其外臂从开口端向上依次有连接引压管的外螺纹13和起密封作用的“O”形密封圈9，其内臂从开口处向上有凸出靠臂12，它用于支撑园形承压杯2。在密封焊接处10将园形承压杯2与园形壳体1焊接后，由凸出靠臂12承担介质作用在园形承压杯2上在接触处所产生的力，因此，密封焊接处10仅起密封作用，这样可以方便地制作出大量程压力传感器。园形承压杯2是一种园形平膜片结构，它的上部采用离子束溅射技术依次淀积有起绝缘作用的绝缘膜2-1、起电阻应变作用的应变合金纳米膜2-2、起氧化保护作用的保护膜2-3。应变合金纳米膜2-2通过光刻工艺形成了平面电阻栅图案，电阻栅引线处淀积有将应变信号引出的引线膜2-4。所述园形壳体1从开口处引入介质压力后，园形承压杯2的杯底2-5产生形变，输出与压力值对应的电信号，该电信号通过高温导电胶8(改变传统工艺，不再使用金丝线和普通焊接技术)传输至高温线路板5上，并通过高温线路板5的补偿调整后，由接头7向外输出。所述支撑环3是一个上部开孔且焊接于园形承压杯2上的金属环，用以通过支撑柱4支撑高温线路板5。由于采用了离子束溅射技术，且工艺上改用了高温导电胶和高温线路板，因此，传感器的精度、稳定性、可靠性、温度适用范围、动态响应特性均有很大的提高。
所述园形承压杯2紧靠园形壳体1内部的凸出靠臂12。园形承压杯2的上部与园形壳体1之间留有消除因外力而产生应力的应力释放槽11，这样能消除传感器在安装使用时外应力对传感器的不良影响。
现结合附图进一步说明其工作原理当被测介质进入园形承压杯2之后，其压力作用在园形承压杯2的杯底2-5上，园形承压杯2上部的应变合金纳米膜2-2产生形变，使由光刻工艺制成的应变电阻栅电桥失出平衡，从引线膜2-4处通过高温导电胶8将电压信号输入到高温线路板5上，并通过高温线路板5上的补偿调整电路处理后，由高温输出线6经接头7向园形壳体1外输出，实现对应压力的精确测量。由于采用了离子束溅射镀膜技术，其敏感元件多层薄膜由纳米量级的功能薄膜淀积而成，从而大大提高了传感器的精度、耐高温、稳定性、可靠性等性能。另外，由于传感器结构设计合理，增加了园形壳体1内部的凸出靠臂12，以及园形承压杯2和园形壳体1之间的应力释放槽11，并采用了高温导电胶8、高温线路板5和高温输出线6，使得传感器还具有了动态性能好、抗幅射和振动、零点漂移极小、使用寿命长、体积小等显著特点。
权利要求1.一种高性能应变合金纳米膜压力传感器，主要由下列部件组成园形壳体(1)，其外臂从开口端向上依次有连接引压管的外螺纹(13)和起密封作用的“O”形密封圈(9)，其内臂有用于支撑园形承压杯(2)的凸出靠臂(12)；园形承压杯(2)，用以接受从园形壳体(1)开口处引入的压力，并使其杯底(2-5)产生形变而输出与压力值对应的电信号；支撑环(3)，它是一个上部开孔且焊接于园形承压杯(2)上的金属环，用以通过支撑柱(4)支撑高温线路板(5)；高温导电胶(8)，用以将园形承压杯(2)输出的电信号传递给高温线路板(5)，并通过高温线路板(5)的补偿调整后，由高温输出线(6)通过接头(7)向外输出，其特征在于所述园形承压杯(2)的上部采用离子束溅射技术依次淀积有起绝缘作用的绝缘膜(2-1)、起电阻应变作用的应变合金纳米膜(2-2)、起氧化保护作用的保护膜(2-3)，另外，应变合金纳米膜(2-2)通过光刻工艺形成了平面电阻栅图案，电阻栅引线处淀积有将应变信号引出的引线膜(2-4)。
2.根据权利要求1所述的高性能应变合金纳米膜压力传感器，其特征在于所述园形承压杯(2)紧靠园形壳体(1)内部的凸出靠臂(12)，在密封焊接处(10)焊接后，园形承压杯(2)的上部与园形壳体(1)之间留有消除因外力而产生应力的应力释放槽(11)。
专利摘要一种高性能应变合金纳米膜压力传感器，主要由圆形壳体、圆形承压杯、支撑环、支撑柱、高温线路板、高温输出线、接头、高温导电胶、“O”形密封圈组成。其特征在于所述圆形承压杯的上部采用离子束溅射技术依次淀积有起绝缘作用的绝缘膜、起电阻应变作用的应变合金纳米膜、起氧化保护作用的保护膜，另外，应变合金纳米膜通过光刻工艺形成了平面电阻栅图案，电阻栅引线处淀积有将应变信号引出的引线膜。本实用新型同时具有高温度、高压力、高精度、动态性能好、长期稳定可靠、体积小等特点。
文档编号G01L7/02GK2545589SQ0222407
公开日2003年4月16日 申请日期2002年5月21日 优先权日2002年5月21日
发明者雷卫武 申请人:雷卫武