[發明專利]測量流體壓力的壓力傳感器

無效

• 申請號: 200810083218.2
• 申請日: 2002-12-24
• 公開（公告）號: CN101241031A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 特雷斯·J·特羅耶
• 申請（專利權）人: 德懷爾儀器公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L13/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王永建

本申請是申請日為2002年12月24日、申請號為02158801.5、發明名稱為“帶有徑向張緊的金屬隔膜的壓力傳感器”的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種測量流體壓力的壓力傳感器及其制造方法，尤其涉及這樣一種壓力傳感器，它包括具有第一主體部件和第二主體部件的外殼以及設置在第一主體部件和第二主體部件之間的徑向張緊的柔性隔膜/膜片，其中形成第一和第二主體部件的材料與形成隔膜的材料相匹配，從而這些材料的熱膨脹系數相互適應。

背景技術

現有的壓力傳感器包括主體部件和夾持在這些主體部件之間的金屬隔膜。如US?6,019,002所披露的一樣，通過使金屬隔膜沿徑向延展來徑向張緊該隔膜。如US?4,158,311所披露的一樣，還可以通過如下方法徑向張緊該金屬隔膜，即用沉淀硬化金屬形成隔膜，然后在大約為500-600攝氏度(C)的高溫下在退火條件(A)下對該沉淀硬化金屬進行1小時的時效處理，由此該沉淀硬化材料收縮，從而徑向張緊隔膜。

已經發現，如果形成傳感器主體部件的金屬材料的熱膨脹系數(Tc)不能與形成隔膜的金屬材料的熱膨脹系數充分接近地匹配，那么隔膜在熱處理過程中就會受到高的徑向張應力，其可能超過形成主體部件的材料的屈服應力。因此，主體部件會屈服，由此釋放出由熱處理過程在隔膜中產生出的徑向張力，從而導致在室溫下隔膜中的零凈徑向張力。另外，在使用期間，形成主體部件以及形成隔膜的材料之間熱膨脹系數的充分不匹配，將會引起隔膜中徑向張應力隨著傳感器溫度的變化而變化，由此導致在滿量程(滿刻度壓力)下壓力讀數的直接變化或誤差。該金屬隔膜也會在磁場的作用下產生與壓力的變化相反的移動，從而提供出不準確的壓力讀數。本發明則可以克服現有技術中的這些問題。

發明內容

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提出一種測量流體壓力的壓力傳感器，該壓力傳感器包括：

第一主體部件；

第二主體部件；以及

徑向張緊的柔性隔膜，該隔膜設置在所述第一主體部件和所述第二主體部件之間，所述第一主體部件和所述隔膜形成第一流體腔室，所述第二主體部件和所述隔膜形成第二流體腔室；

所述第一主體部件和所述第二主體部件由具有第一熱膨脹系數的第一材料形成，所述隔膜由具有第二熱膨脹系數的第二材料形成，其中所述第一熱膨脹系數與所述第二熱膨脹系數的差不超過2.7×10^-6m/m/℃。

根據本發明的另一方面，提出一種測量流體壓力的壓力傳感器，該壓力傳感器包括：

第一主體部件；

第二主體部件；以及

徑向張緊的柔性隔膜，該隔膜設置在所述第一主體部件和所述第二主體部件之間，所述第一主體部件和所述隔膜形成第一流體腔室，所述第二主體部件和所述隔膜形成第二流體腔室；

所述第一主體部件和所述第二主體部件由鐵磁性材料形成，從而所述第一和第二主體部件使所述隔膜與磁場屏蔽，否則該磁場會導致所述隔膜移動，從而造成對施加在所述隔膜上的流體壓力的不準確測量。

根據本發明的又一方面，提出一種測量流體壓力的壓力傳感器，該壓力傳感器包括：

第一金屬主體部件和第二金屬主體部件，所述第一和第二主體部件被加熱至900以上；

柔性金屬隔膜，該隔膜設置在所述第一和第二主體部件之間，所述隔膜由沉淀硬化材料形成，所述第一主體部件和所述隔膜形成第一流體腔室，所述第二主體部件和所述隔膜形成第二流體腔室。

此外，本發明還提出一種形成壓力傳感器的方法，包括如下步驟：提供第一主體部件和第二主體部件；對所述第一主體部件和所述第二主體部件進行預熱處理；將由退火的沉淀硬化材料形成的柔性隔膜設置在所述第一主體部件和所述第二主體部件之間；將所述主體部件與所述隔膜連接，從而在所述第一主體部件和所述隔膜之間形成第一流體腔室，并在所述第二主體部件和所述隔膜之間形成第二流體腔室；以及對所述第一和第二主體部件以及所述隔膜進行加熱處理，以張緊所述隔膜。

本發明還提供一種根據上述方法制造的壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器用于補償量程熱誤差。

附圖說明

圖1是包括兩個電極的本發明的壓力傳感器的剖視圖；

圖2是圖1的壓力傳感器的俯視圖；

圖3是包括一個電極的本發明的壓力傳感器的另一實施例的剖視圖；

圖4是圖3的壓力傳感器的仰視圖；

圖5是包括兩個電極的本發明的壓力傳感器的另一個實施例的剖視圖；

圖6是圖5的壓力傳感器的俯視圖；