微型动态渗透水压力传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种微型动态渗透水压力传感器，包括壳体、杯形基底、不锈钢后盖、透水石层和信号调制放大模块；杯形基底内壁具有台阶面，一透水石层安装于所述杯形基底的台阶面上；杯形基底嵌入所述前置腔内并安装于所述壳体的台阶圆环面上；不锈钢后盖安装于所述壳体位于后置腔的一端，氮化硅薄膜覆盖于所述杯形基底的内表面；杯形基底与透水石层相背的表面具有压力敏感组件，第一引线跨接于所述压力敏感组件和信号调制放大模块一端之间，一信号缆嵌入不锈钢后盖的通孔内并通过第二引线连接到所述信号调制放大模块另一端。本发明提高压力传感器的动态频响和测量精度，既大大提升了量程，又提高了感应的精度和灵敏性，且提高了压力传感器的信号线性度。
【专利说明】微型动态渗透水压力传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及一种微型动态渗透水压力传感器。
【背景技术】
[0002]当前，测量水压力传感器的主流为硅压阻式传感器，其主要原理是利用硅的压阻效应，采用MEMS技术和集成电路工艺在硅片上一定晶向，一定位置用氧化、扩散或离子注入掺杂、光刻等工艺制成对应变敏感的惠斯通电桥。其工作范围在IKPa~lOOMpa。硅压阻式传感器是硅微芯片结构，不能直接接触带有腐蚀性的泥浆和土壤中的渗透水，即不能作为直接感应面，必须把它封装到不锈钢壳体内，利用不锈钢膜片作为感应面，不锈钢壳体内部充满硅油作为传导压力的介质，因此使用时高频动态频响信号不易获得。由于渗透水与压力敏感组件之间的不锈钢膜片具有一定的弹性力，影响渗透水压力传感器的测量精度。此外，土壤中的渗透水带有少量泥浆，长期使用，容易堵塞和腐蚀不锈钢膜片感应面，以至于影响传感器的测量精度，更有可能损坏传感器，使测量无法进行。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种微型动态渗透水压力传感器，此微型动态渗透水压力传感器提高压力传感器的动态频响和测量精度；该传感器不需硅油作为压力传递介质，简化了产品结构，缩小了产品的体积；热膨胀系数一致，采用焊接和熔融玻璃粉密封，无须橡胶密封圈，有效预防压力敏感组件被土壤渗透水腐蚀的问题，提高了该渗透水压力传感器的有效使用寿命和长期稳定性。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种微型动态渗透水压力传感器，包括壳体、由底板和固定于底板周向的侧板组成的杯形基底、不锈钢后盖、透水石层和信号调制放大模块，此壳体内壁中部具有台阶圆环面，从而形成连通的前置腔和后置腔，一凸缘位于壳体外表面中部；所述杯形基底内壁具有台阶面，一透水石层安装于所述杯形基底的台阶面上，从而在所述透水石层和杯形基底的底部之间形成渗透水腔室；所述杯形基底嵌入所述前置腔内并安装于所述壳体的台阶圆环面上；所述不锈钢后盖安装于所述壳体位于后置腔的一端，氮化硅薄膜覆盖于所述杯形基底的内表面；所述渗透水腔室的厚度为广2_，所述杯形基底的底板直径为4飞?，所述透水石层直径为3~5mm ；
所述杯形基底与透水石层相背的表面具有压力敏感组件，第一引线跨接于所述压力敏感组件和信号调制放大模块一端之间，一信号缆嵌入不锈钢后盖的通孔内并通过第二引线连接到所述信号调制放大模块另一端。
[0005]上述技术方案中进一步的改进技术方案如下:
1.上述方案中，一热塑性护套安装于不锈钢后盖的端面。
[0006]2.上述方案中,所述氮化硅薄膜厚度为0.5"! μ m。
[0007]3.上述方案中，一固定保护套安装于所述壳体位于前置腔的一端。
[0008]4.上述方案中，所述第一引线通过一转接板与信号调制放大模块一端连接。[0009]5.上述方案中，所述杯形基底的底板和侧板均为17-4不锈钢。
[0010]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明提出的微型动态渗透水压力传感器的渗透水压直接作用在压力敏感组件的压力感受面上，提高压力传感器的动态频响和测量精度；该传感器不需硅油作为压力传递介质，简化了产品结构，缩小了产品的体积。压力敏感元件的内部有氮化硅防腐蚀层，另外，该传感器壳体和压力敏感元件的基底材料都是不锈钢，热膨胀系数一致，采用焊接和熔融玻璃粉密封，无须橡胶密封圈，有效预防压力敏感组件被土壤渗透水腐蚀的问题，提高了该渗透水压力传感器的有效使用寿命和长期稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1为本发明微型动态渗透水压力传感器结构示意图；
附图2为本发明微型动态渗透水压力传感器中敏感元件结构示意图。
[0012]以上附图中:1、壳体；2、杯形基底；21、底板；22、侧板；23、台阶面；3、不镑钢后盖；31、通孔；4、透水石层；5、信号调制放大模块；6、台阶圆环面；71、前置腔；72、后置腔；
8、渗透水腔室；9、氮化硅薄膜；10、压力敏感组件；11、第一引线；12、信号缆；13、第二引线；14、热塑性护套；15、固定保护套；16、转接板；17、凸缘。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例:一种微型动态渗透水压力传感器，包括壳体1、由底板21和固定于底板21周向的侧板22组成的杯形基底2、不锈钢后盖3、透水石层4和信号调制放大模块5，此壳体I内壁中部具有台阶圆环面6，从而形成连通的前置腔71和后置腔72，一凸缘24位于壳体外表面中部；所述杯形基底2内壁具有台阶面23，一透水石层4安装于所述杯形基底2的台阶面23上，从而在所述透水石层4和杯形基底2的底部之间形成渗透水腔室8 ;所述杯形基底2嵌入所述前置腔71内并安装于所述壳体I的台阶圆环面6上；所述不锈钢后盖3安装于所述壳体I位于后置腔72的一端，氮化硅薄膜9覆盖于所述杯形基底2的内表面；所述渗透水腔室8的厚度为2mm，所述杯形基底2的底板21直径为5mm，所述透水石层4直径为 4mm ；
所述杯形基底2与透水石层4相背的表面具有压力敏感组件10，第一引线11跨接于所述压力敏感组件10和信号调制放大模块5 —端之间，一信号缆12嵌入不锈钢后盖3的通孔31内并通过第二引线13连接到所述信号调制放大模块5另一端。
[0014]一热塑性护套18安装于不锈钢后盖3的端面；一固定保护套19安装于所述壳体I位于前置腔71的一端。上述氮化娃薄膜9厚度为I μ m。
[0015]上述杯形基底2的底板21和侧板22均为17_4不锈钢。
[0016]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:包括壳体(1)、由底板(21)和固定于底板(21)周向的侧板(22)组成的杯形基底(2)、不锈钢后盖(3)、透水石层(4)和信号调制放大模块(5)，此壳体(1)内壁中部具有台阶圆环面(6)，从而形成连通的前置腔(71)和后置腔(72)，一凸缘(17)位于壳体外表面中部；所述杯形基底(2)内壁具有台阶面(23)，一透水石层(4 )安装于所述杯形基底(2 )的台阶面(23 )上，从而在所述透水石层(4 )和杯形基底(2)的底部之间形成渗透水腔室(8);所述杯形基底(2)嵌入所述前置腔(71)内并安装于所述壳体(1)的台阶圆环面(6)上；所述不锈钢后盖(3)安装于所述壳体(1)位于后置腔(72)的一端，氮化硅薄膜(9)覆盖于所述杯形基底(2)的内表面；所述渗透水腔室(8)的厚度为l~2mm，所述杯形基底(2)的底板(21)直径为4~6mm，所述透水石层(4)直径为3飞mm ； 所述杯形基底(2)与透水石层(4)相背的表面具有压力敏感组件(10)，第一引线(11)跨接于所述压力敏感组件(10)和信号调制放大模块(5) —端之间，一信号缆(12)嵌入不锈钢后盖(3)的通孔(31)内并通过第二引线(13)连接到所述信号调制放大模块(5)另一端。
2.根据权利要求1所述的微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:一热塑性护套(14)安装于不锈钢后盖(3)的端面。
3.根据权利要求1所述的微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:所述氮化硅薄膜(9)厚度为 0.5^1 μ m0
4.根据权利要求1所述的微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:一固定保护套(15)安装于所述壳体(1)位于前置腔(71)的一端。
5.根据权利要求1所述的微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:所述第一引线(11)通过一转接板(16)与信号`调制放大模块(5) —端连接。
6.根据权利要求1所述的微型动态渗透水压力传感器，其特征在于:所述杯形基底(2)的底板(21)和侧板(22)均为17-4不锈钢。
【文档编号】G01L9/00GK103674396SQ201310653653
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】唐运海, 沈娇艳, 程新利, 王冰, 秦长发, 潘涛, 臧涛成, 王文襄 申请人:苏州科技学院, 昆山双桥传感器测控技术有限公司