谐振压力传感器及其制造方法与流程

本发明涉及传感器，尤其涉及一种谐振压力传感器及其制造方法。

背景技术：

1、谐振压力传感器，如石英谐振压力传感器，石英谐振压力传感器由感压膜感应待测流体压强，力敏石英振梁将压强引起的感压膜应变转化成频率变化，并直接输出正比于被测压强大小的频率，通过电路检测石英振梁的频率变化并将其转化为与压力值对应的电信号，已实现对待测流体压力值的检测。石英谐振压力传感器没有模数转换带来的速度增量误差，并能与高速数字电路兼容，温漂系数小，具有精度高、成本低、体积小等优点。

2、相关技术中，石英谐振压力传感器为音叉振梁搭配感压膜的敏感结构，敏感结构通过感压膜和振梁自身刚度实现限位止挡，难以避免外界振动和冲击对敏感结构的影响，使得在大振动或大冲击条件下，音叉振梁容易受损或断裂，进而导致石英谐振压力传感器无法正常工作。同时，相关技术中，全石英材质的敏感结构采用圆形结构，在感压膜处损耗较大，检测精度难以得到提高。

技术实现思路

1、本发明提供一种谐振压力传感器，用以解决现有技术中谐振压力传感器难以避免外界振动和冲击对谐振压力传感器的影响、检测精度难以得到提高的缺陷，本发明实施例提供的谐振压力传感器结构简单，能够有效减少振动和冲击对谐振压力传感器的影响，检测精度高。

2、本发明第一方面实施例提供一种谐振压力传感器，包括：

3、封帽层；

4、感压层，所述感压层用于感应输入力的变化，所述感压层连接所述封帽层，所述封帽层和所述感压层之间形成有真空腔室，所述感压层设置有至少两个凸台，所述凸台位于所述真空腔室内；

5、谐振音叉组件，设置在所述真空腔室内，至少两个所述凸台设置在所述谐振音叉组件的相对侧，所述谐振音叉组件用于连接第一外部电路，所述谐振音叉组件包括音叉振梁组件、第一折叠梁和第二折叠梁，所述音叉振梁组件的一端通过所述第一折叠梁连接所述凸台，所述音叉振梁组件的另一端通过第二折叠梁连接所述凸台，所述第一折叠梁、所述第二折叠梁和所述音叉振梁组件悬空设置。

6、根据本发明提供的一种实施例，所述谐振音叉组件还包括凸台对接部件，所述第一折叠梁和所述第二折叠梁中的至少一个通过所述凸台对接部件连接所述凸台，所述凸台设置两个，所述凸台对接部件设置两个，所述凸台和所述凸台对接部件一一对应设置，所述音叉振梁组件设置在两个所述凸台对接部件之间。

7、根据本发明提供的一种实施例，所述凸台对接部件、所述第一折叠梁和所述第二折叠梁以所述音叉振梁组件为中心线呈对称分布，和/或，所述第一折叠梁和所述第二折叠梁中的至少一个与所述凸台对接部件的夹角大于等于140度小于等于160度。

8、根据本发明提供的一种实施例，所述谐振音叉组件还包括测温音叉，所述测温音叉连接所述凸台对接部件，所述测温音叉、所述凸台对接部件和所述音叉振梁组件一体成型，

9、和/或，所述谐振音叉组件还包括配重音叉，所述配重音叉与所述测温音叉连接在所述凸台对接部件的相对侧。

10、根据本发明提供的一种实施例，所述凸台对接部件包括第一凸台对接部件和第二凸台对接部件，第一凸台对接部件设置有第一测压激振焊盘，第二凸台对接部件设置有第一测温激振焊盘；

11、所述谐振音叉组件的表面设置有第一激振电极，所述第一激振电极连接所述第一测压激振焊盘，所述第一测压激振焊盘通过导线连接第二测压激振焊盘，所述第二测压激振焊盘连接所述感压层，所述第二测压激振焊盘用于连接所述第一外部电路；

12、所述测温音叉表面设置有第二激振电极，所述第二激振电极连接所述第一测温激振焊盘，所述第一测温激振焊盘通过导线连接第二测温激振焊盘，所述第二测温激振焊盘连接所述感压层，所述第二测温激振焊盘用于连接第二外部电路。

13、根据本发明提供的一种实施例，还包括引导层，所述引导层和所述封帽层分别位于所述感压层的两侧，所述感压层和所述引导层之间形成感压腔室，所述引导层设置有连通所述感压腔室的引导通道，所述引导通道用于将待测流体引入所述感压腔室，以使所述待测流体对所述感压层施加所述输入力。

14、根据本发明提供的一种实施例，所述引导层远离所述感压层的一侧设置有第一隔离槽；和/或，所述引导层靠近所述感压层的一侧设置有第二隔离槽。

15、根据本发明提供的一种实施例，所述音叉振梁组件包括多根并排设置的音叉振梁，多根所述音叉振梁的一端连接有第一音叉结点块，多根所述音叉振梁的另一端连接有第二音叉结点块；

16、所述第一音叉结点块连接所述第一折叠梁，所述第二音叉结点块连接所述第二折叠梁；或，所述第一音叉结点块通过第一音叉应力隔离梁连接第一折叠梁结点块，所述第二音叉结点块通过第二音叉应力隔离梁连接第二折叠梁结点块，所述第一折叠梁结点块连接所述第一折叠梁，所述第二折叠梁结点块连接所述第二折叠梁。

17、根据本发明提供的一种实施例，所述封帽层朝向所述真空腔室的一侧设置有吸气剂层，所述吸气剂层用于维持所述真空腔室的真空。

18、本发明第二方面实施例提供一种包括如上任一种所述实施例的谐振压力传感器的制造方法，包括：

19、在所述感压层上形成所述凸台；

20、将所述谐振音叉组件设置在所述感压层上，其中，所述谐振音叉组件连接所述凸台；

21、将所述封帽层设置在所述感压层上，其中，所述封帽层连接所述感压层。

22、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

23、(1)本发明实施例提供的谐振压力传感器，感压层设置有凸台，感压层用于感应输入力的变化，谐振音叉组件连接感压层的凸台。其中，谐振音叉组件包括音叉振梁组件、第一折叠梁和第二折叠梁，音叉振梁组件通过第一折叠梁和第二折叠梁连接凸台。本发明实施例提供的谐振压力传感器，音叉振梁组件连接有第一折叠梁和第二折叠梁，当振动或冲击传递到第一折叠梁和第二折叠梁时，第一折叠梁和第二折叠梁可以弯曲或发生弹性变形，从而吸收应力，第一折叠梁和第二折叠梁能够吸收能量，实现振动的隔离，能够有效地防止外部冲击对音叉振梁组件的破坏，有助于实现对谐振压力传感器的保护，确保谐振压力传感器能够正产工作。

24、(2)感压层设置有凸台，谐振音叉组件连接在凸台上。输入力用于驱动感压层发生应变，以使凸台互相靠近或互相远离，以通过凸台使音叉振梁组件发生应变，音叉振梁组件的频率发生改变，第一外部电路通过检测频率以检测输入力的大小。相较于谐振音叉组件连接在平面结构的感压层上，在同一输入力的作用下，凸台相对于平面能够形成集中的施力点，优化压力的传递。凸台可以增大感压层的形变量，提高感压层的应变程度，从而使谐振音叉组件对输入力的响应快，谐振音叉组件对输入力的检测精度和灵敏度高。

25、(3)第一折叠梁、第二折叠梁结合凸台形成杠杆倍增结构，能够实现输入力的放大，从而提高输入力对音叉振梁组件的作用力，音叉振梁组件受到的作用力大，形变量大，从而提高音叉振梁组件的检测精度和灵敏度。

26、除了上述所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术特征的技术方案所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步的说明。