专利名称：高对称性小型高差压传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业过程自动控制仪表单元中的一种压力传感器。
背景技术：
现有本专业技术中还没有适合特殊条件的这种传感器，其技术要求是空间小(39×34×65mm)、高压力(-60Mpa～+60Mpa)情况下工作，尤其是在液体流动过程或气体冲击中，采用差压传感器来监测流体对上游管壁与下流管壁之间的压力差和气体冲击能量。要求精确测量两个压力源的压力之差。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种满足上述要求的高对称性小型高差压传感器。
这种小型高差压传感器，包括壳体23上部的电磁兼容器21、接插件25，将外壳23焊于底座9上，其特征在于壳体23内是将两个相同的绝压式双芯体扩散硅芯片11与转换件14焊接一起，对称置于底座9上，被测管27的接口7、1与引压口L、H相通，信号处理放大板19、20固定在转换件14上；传感器的两块补偿板16分别与带有镀金可伐丝的基座12和两层放大板19、20连接；放大板20的引线经电磁兼容器21引出。
本设计的高对称性小型高差压传感器采用，传感器的两个扩散硅芯片上通过离子注入工艺方法，分别制作一组相近的四个阻值组成惠斯登电桥。依据压阻效应原理，当硅芯片受到外部压力时(通过激励电流I＝1.0mA)惠斯登电桥将产生电压(mV)输出，反应压力变化与电压信号关系量(ΔP-ΔV特性关系)。
本设计的高对称性小型高差传感器的性能可以保证非线性应小于±0.2％F.S；迟滞应小于±0.1％F.S；重复性应小于±0.1％F.S；热零点漂移在-45～+85℃范围内，应小于±0.015％F.S/℃在-45～+125℃范围内应小于±0.05％F.S/℃；热灵敏度漂移在-45～+85℃范围内，应小于±0.015％F.S/℃在-45～+125℃范围内，应小于±0.05％F.S/℃。测量范围(双向测量)-60MPa～60MPa，工作温度范围-45℃～+125℃，传感器激励电源12VDC±0.2VDC，输出信号-4.5VDC～+4.5V DC。因此它适合使用在小空间环境、高差压条件下，测量压差信号，能将压差信号转换成标准直流电压信号。试验证明，这种高对称性小型高差传感器符合温度冲击、机械冲击、随机振动、高频振动、交变湿热、电磁兼容性、疲劳寿命、高温电气寿命等性能参数。
图1是本设计的高对称性小型高差压传感器的结构示意图；图2a是镀金可阀丝基座12的剖视图；图2b是镀金可阀丝基座12的俯视图；图3a是转换件14的仰视图；图3b是转换件14的侧视图；图3c是转换件14的剖视图；图4a是底座9的剖视图；图4b是底座9的俯视图；具体实施方案高对称性小型高差压传感器整体结构，见附图1其特征在于壳体23内是将两个相同的压力传感器，即绝压式双芯体的扩散硅芯片11与各自的转换件14焊接一起，对称置于底座9的引压口L、H上，并焊接于一体；被测流体管路27的接口7、1与底座9的引压口L、H相通，信号处理运放电路板19、放大线路板20经防振绝缘垫17由螺钉18固定在转换件14上，放大板20的输出信号线要通过电磁兼容器件21引出，以防电磁波干扰；传感器基座12后端焊上为传感器而设计的补偿板16，补偿板16上的元件参数根据测试两个压力传感器11温度特性而确定。两块补偿板16分别由导线与基座12和两层放大板19、20连接。小型高差传感器标准信号调整后，将外壳23焊于底座9上，电磁兼容器件21是由压帽22固定在外壳23上部，并将引线焊到接插件25上，把接插件25用螺钉24固定在外壳23上，形成完整、合格的小型高差传感器。
上述双芯体绝压式扩散硅芯片，采用在真空状态下封装2.5×3mm的硅芯片11固定在玻璃烧结带镀金可伐丝引线基座12内，用硅铝丝将传感器信号引到镀金可伐丝上，用膜片10、压环15将芯片11封于基座12内，在高真空状态下给基座腔13内注满硅油，用销钉4封死焊好。
玻璃烧结镀金可伐丝基座12，见图2a、图2b显圆柱状，其轴向有六个圆形管孔，可包容镀金可伐丝；侧面有注油口，圆柱端面有可焊接正弦波纹膜片10。底部无孔、留有轴肩，用来焊接转换件14。
转换件14，见图3a、图3b、图3c一端显方形，其外表面为园弧面，方形与圆柱体相接，传感器膜片10焊在圆柱体内；方形部位有引压接口7或1，上面有固定防振板的孔。转换件14和焊好膜片10的基座12构成了腔体2、8，并分别与引压接口1、7相通。
底座9形状为方形中部有园弧形，见图4a、图4b四角有螺钉孔，在同直径内弧上有高压口H、低压口L两个引压口，间距为22mm。用螺钉26和密封圈6将底座9固定在被测管路27上。
被测管路27由孔板3连接两个大腔，各大腔28和5的同一轴线上有引压口7、1。
电磁兼容器件21为圆柱形状，输入、输出各有三根导线，其中导线与导线之间、导线与器件外壳之间设有电容隔离，其间充填树脂胶，电磁兼容器件21与外壳23之间有圆形网齿弹簧连通。
权利要求1.一种高对称性小型高差压传感器，包括壳体(23)上部的电磁兼容器(21)、接插件(25)，将外壳(23)焊于底座(9)上，其特征在于壳体(23)内是将两个相同的绝压式双芯体扩散硅芯片(11)与各自的转换件(14)焊接一起，对称置于底座(9)上，接口(1)、(7)与引压口(L)、(H)相通，信号处理放大线路板(19)、(20)固定在转换件(14)上；传感器的两块补偿板(16)分别与带有镀金可伐丝基座和两层放大板(19)、(20)连接；放大板(20)的引线经电磁兼容器(21)引出。
2.根据权利要求1所述的高对称性小型高差传感器，其特征在于2.5×3mm的绝压式双芯体扩散硅芯片(11)封装在玻璃烧结的、带镀金可伐丝引线基座(12)内，并有硅铝丝与镀金可伐丝相连，膜片(10)、压环(15)将芯片(11)封于基座(12)内，基座腔(13)内注满硅油，用销钉(4)封死焊好。
3.根据权利要求1所述的高对称性小型高差传感器，其特征在于镀有金可伐丝基座(12)为玻璃烧结的圆柱体，底部无孔，其轴向有六个包容镀金可伐丝的管孔，留有轴肩，侧面有注油口，圆柱端面焊有正弦波纹膜片(10)。
4.根据权利要求1所述的高对称性小型高差传感器，其特征在于转换件(14)一端显方形，其外表面为园弧面，方形与圆柱体相接，传感器膜片(10)焊在圆柱体内，方形部位有引压接口(7)、(1)。
5.根据权利要求1所述的高对称性小型高差传感器，其特征在于底座(9)形状为方形中部有园弧形，四角有螺钉孔，在同直径内弧上有高压口(H)、低压口(L)两个引压口，间距为22mm。
6.根据权利要求1所述的高对称性小型高差传感器，其特征在于电磁兼容器件(21)为圆柱形状，输入、输出各有三根导线，其中导线与导线之间、导线与器件外壳之间设有电容隔离，其间充填树脂胶，电磁兼容器件(21)与外壳(23)之间有圆形网齿弹簧连通，用压帽(22)固定外壳(23)上部。
专利摘要高对称性小型高差压传感器，包括壳体23上部的电磁兼容器21、接插件25，将外壳23焊于底座9上，其特征在于壳体23内是将两个相同的绝压式双芯体扩散硅芯片11与各自的转换件14焊接一起，对称置于底座9上，被测管27的接口1与引压口L、H相通，信号处理放大板19、20固定在转换件14上；传感器的两块补偿板16分别与带有镀金可伐丝基座12和两层放大板19、20连接；放大板20的引线经电磁兼容器21引出。其性能精度±0.2％F.S、测量范围(双向测量)－60MPa～60MPa，工作温度范围－45℃～+125℃，传感器激励电源12VDC±0.2VDC，输出信号－4.5VDC～+4.5VDC。
文档编号G01L1/22GK2754076SQ20042010815
公开日2006年1月25日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者孙海玮, 陈信琦, 牛军, 刘宏伟, 徐淑霞, 郭丽娟, 刘沁, 刘波 申请人:沈阳仪表科学研究院