一种微型温度集成应力传感器及制造方法与流程

本发明主要涉及传感器，具体涉及一种微型温度集成应力传感器及制造方法。

背景技术：

1、随着智能化、小型化、集成化的发展，在药柱界面应力监测、橡胶成型、工业机械、结构模型等应用领域，要求应力和温度检测传感器的安装尺寸越来越小，需要在不影响原有结构功性能的前提下，对检测部位的应力和温度分布情况进行精细化的检测和了解，为产品的可靠运行和状态控制提供精准的数据。

2、现有界面应力测试的传感器体积大，功能单一，不适用于一些安装空间小、性能要求高的场景，由于安装空间的限制，要求传感器尽量尺寸小、检测参数多。

3、轮辐式应力传感器为比较接近的方案，其将轮辐弹性元件设计成异形结构，在异形结构的应力集中区域制作应变电阻，组成惠斯通电桥，将检测的应力转换成电压输出，实现应力的测量。

4、轮辐式应力传感器采用异形结构设计实现局部区域的应力集中，提高传感器的灵敏度输出。采用异形结构会导致应变电阻的制作区域变小，为得到足够的应变制作区域，需要增大弹性元件的设计尺寸，造成传感器体积尺寸大幅增加，且受异形结构影响，难以集成温度传感器，需要进一步放大尺寸，才能实现应力、温度的一体化监测输出设计。此外，轮辐式应力传感器的表面需制作应力传递凸台，以使应力集中传递至应力集中区域，提高传感器的测量精度，而凸台的设计会影响产品测试部位的完整性。基于以上原因，轮辐式的应力、温度集成传感器，其尺寸一般达到φ20×10以上，不适合于在工业机械、结构模型、橡胶成型、药柱界面等一些特殊领域的应用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、体积小且集成度高的微型温度集成应力传感器及制造方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种微型温度集成应力传感器，包括弹性元件和背板，所述弹性元件的一侧设置有开口的空腔，所述弹性元件于空腔的一侧为弹性平膜片，所述弹性平膜片于空腔侧安装有应力检测元件；

4、所述背板的一侧设置有开口的背腔，所述背腔内安装有温度检测元件；所述背板上设置有连通背腔与背板外侧的引线槽；

5、所述弹性元件与背板之间装配封装使得弹性元件的空腔与背板的背腔位于同一内部空间内，所述应力检测元件的应力引线和温度检测元件的温度引线经引线槽引出。

6、作为上述技术方案的进一步改进：

7、所述弹性元件上设有第一限位面，所述背板上设有第二限位面，所述第一限位面与第二限位面相互配合以实现装配。

8、所述第一限位面与第二限位面之间通过熔融焊接方式以实现封装。

9、所述弹性元件上设置有定位腔，所述背板上设置有定位台，所述定位台嵌入定位腔内以实现装配。

10、所述应力检测元件的表面设置有第一防护胶层。

11、所述温度检测元件的表面设置有第二防护胶层。

12、所述应力检测元件包含四个电阻，组成惠斯通电桥。

13、本发明还公开了一种如上所述的微型温度集成应力传感器的制造方法，包括步骤：

14、在弹性元件的弹性平膜片于空腔侧安装应力检测元件；

15、在背板的背腔内安装温度检测元件；

16、将弹性元件与背板装配组合形成装配体，同时将应力检测元件的应力引线和温度检测元件的温度引线经引线槽引出；

17、通过熔融焊接方式将弹性元件与背板熔焊在一起，形成一体化传感器结构。

18、作为上述技术方案的进一步改进：

19、所述应力检测元件的应力引线和温度检测元件的温度引线经引线槽引出后，与导线束互连在一起，实现应力和温度信号的引出。

20、应力检测元件和温度检测元件的表面均涂覆有防护胶。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、本发明采用简单的弹性平膜片的结构设计，相比异形结构设计的轮辐式应力传感器结构，加工简单、制作方便、成本低；由于结构简单，传感器可以节省出更多的装配空间，在更小尺寸设计的基础上，能够增加温度元件，进行应力与温度的集成检测，集成度高。

技术特征：

1.一种微型温度集成应力传感器，其特征在于，包括弹性元件(a)和背板(b)，所述弹性元件(a)的一侧设置有开口的空腔(3)，所述弹性元件(a)于空腔(3)的一侧为弹性平膜片(2)，所述弹性平膜片(2)于空腔(3)侧安装有应力检测元件(9)；

2.根据权利要求1所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述弹性元件(a)上设有第一限位面(5a)，所述背板(b)上设有第二限位面(5b)，所述第一限位面(5a)与第二限位面(5b)相互配合以实现装配。

3.根据权利要求2所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述第一限位面(5a)与第二限位面(5b)之间通过熔融焊接方式以实现封装。

4.根据权利要求2或3所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述弹性元件(a)上设置有定位腔(4)，所述背板(b)上设置有定位台(6)，所述定位台(6)嵌入定位腔(4)内以实现装配。

5.根据权利要求1或2或3所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述应力检测元件(9)的表面设置有第一防护胶层(13a)。

6.根据权利要求1或2或3所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述温度检测元件(11)的表面设置有第二防护胶层(13b)。

7.根据权利要求1或2或3所述的微型温度集成应力传感器，其特征在于，所述应力检测元件(9)包含四个电阻，组成惠斯通电桥。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的微型温度集成应力传感器的制造方法，其特征在于，包括步骤：

9.根据权利要求8所述的微型温度集成应力传感器的制造方法，其特征在于，所述应力检测元件(9)的应力引线(10)和温度检测元件(11)的温度引线(12)经引线槽(8)引出后，与导线束(14)互连在一起，实现应力和温度信号的引出。

10.根据权利要求8或9所述微型温度集成应力传感器的制造方法，其特征在于，应力检测元件(9)和温度检测元件(11)的表面均涂覆有防护胶。

技术总结
本发明公开了一种微型温度集成应力传感器及制造方法，传感器包括弹性元件和背板，所述弹性元件的一侧设置有开口的空腔，所述弹性元件于空腔的一侧为弹性平膜片，所述弹性平膜片于空腔侧安装有应力检测元件；所述背板的一侧设置有开口的背腔，所述背腔内安装有温度检测元件；所述背板上设置有连通背腔与背板外侧的引线槽；所述弹性元件与背板之间装配封装使得弹性元件的空腔与背板的背腔位于同一内部空间内，所述应力检测元件的应力引线和温度检测元件的温度引线经引线槽引出。本发明具有结构简单、体积小、集成度高等优点。

技术研发人员：蓝镇立,余国森,余浪,项凯
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7