[發明專利]一種鋼化玻璃壓力傳感器

無效

• 申請號: 201110373724.7
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102507053A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 胡偉全;李峰;左妮娜
• 申請（專利權）人: 蚌埠高靈傳感系統工程有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 楊晉弘

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，特別涉及一種采用鋼化玻璃作為彈性體制作傳感元件的一種壓力傳感器。

背景技術

壓力傳感器通常是用來測量管道、容器等的壓力大小，壓力傳感器一般通常由敏感元件、傳感元件和測量電路組成。敏感元件通常感受被測物理量，將被測物理量轉換為應變的變化，電阻應變式傳感元件通常將應變的變化轉換為可測量的電阻變化，而測量電路是將電阻的變化轉換為便于檢測的電參數，如電壓或電流的變化等。一般的壓力傳感器采用的是金屬材料、硅材料和陶瓷材料作為敏感元件，采用粘貼電阻應變片、擴散、厚膜的方法制作傳感元件。由于所用金屬材料、硅材料和陶瓷材料彈性模量較高，因此測量微小壓力能力較差，并且加工工藝較為復雜。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有技術中存在的敏感元件彈性模量較高、測量微小壓力能力較差的缺點，提供一種采用鋼化玻璃作為敏感元件的一種壓力傳感器。

本發明采用如下技術方案：

一種鋼化玻璃壓力傳感器，包括外殼、彈性體和測量電路，其特征在于：采用鋼化玻璃作為彈性體，在鋼化玻璃彈性體上制有四個電阻應變片，并將四個電阻應變片連接組成惠斯頓電橋。

在鋼化玻璃彈性體上制作四個電阻應變片，可以采用以下方法：在鋼化玻璃彈性體上采用現有的磁控濺射工藝濺射一層金屬層，然后通過現有的光刻工藝將金屬層制作成四個電阻應變片及連接導帶，將四個電阻應變片連接組成惠斯頓電橋。

本發明所提供的壓力傳感器，當玻璃彈性體承受壓力作用時，鋼化玻璃彈性體將產生變形，鋼化玻璃彈性體上的電阻應變片的電阻阻值將雖著彈性體的變形而發生變化，根據惠斯頓電橋的和差特性，當電橋的兩端加上一個電壓時，另兩端就有一個正比于壓力變化的電信號輸出，通過檢測該電信號的大小，就可獲得壓力值的大小。

本發明采用鋼化玻璃作為敏感元件感受被測壓力的大小，利用磁控濺射和刻蝕的方法制作傳感元件，這種方法制作的壓力傳感器與原來的壓力傳感器相比較，具有工藝簡單、成本低、由于鋼化玻璃的彈性模量低于金屬材料、硅材料和陶瓷材料，因此能夠制作測量微小壓力的傳感器，并且精度高。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種鋼化玻璃壓力傳感器的結構剖視圖；

圖2為圖1中采用鋼化玻璃彈性體制作的一種傳感元件圖；

圖3為另一種采用鋼化玻璃彈性體制作的傳感元件圖；

圖4為惠斯頓電橋示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明結構及工作原理給予說明。

圖1為本發明提供的一種鋼化玻璃壓力傳感器外形結構圖，它包括外殼7，外殼7上端設有插座1。外殼7內依次設有固壓環3、壓墊環4、鋼化玻璃彈性體5、壓墊環6，通過引線2將鋼化玻璃彈性體5上設置的四個電阻應變片連接到插座1中。

如圖2、圖3所示的鋼化玻璃彈性體5，鋼化玻璃彈性體的幾何尺寸（厚度與直徑）根據受力的大小確定。圖2是一種在鋼化玻璃彈性體上制作的敏感元件外形圖，其中應變電阻R1、R2、R3、R4較短，通過導帶5a將它們引出。圖3是另一種在鋼化玻璃彈性體上制作的敏感元件外形圖，其中應變電阻R1、R2、R3、R4制成折回形狀，通過導帶5b將它們引出。

圖2、圖3中所示的應變電阻R1、R2、R3、R4及導帶，采用磁控濺射和光刻方法制作而成，首先是對鋼化玻璃進行表面處理，然后在鋼化玻璃彈性體上利用磁控濺射的方法濺射一層應變電阻層。?按照圖4所示的惠斯頓電橋，利用光刻技術光刻電阻圖形形成應變電阻R1、R2、R3、R4，電阻圖形的阻值按照濺射材料和方塊電阻的要求進行計算，再濺射一層導帶層作為引線，根據受力情況組成一個惠斯頓電橋，最后蒸發一層絕緣層作為保護層用。????

當電橋加上電壓并且傳感器受到壓力的作用時，壓力將引起鋼化玻璃彈性體變形，產生應變，電阻受到應變的作用而產生電阻變化，其中兩個電阻阻值增加，另兩個電阻阻值減少，根據電橋的和差特性，將在電橋的另兩端產生于一個正比于力（或壓力）變化的電信號輸出。

本發明所有的磁控濺射工藝是成熟的現有技術，就是利用電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發生碰撞，被加速的氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材表面并進行能量交換，能量交換后，靶材表面的原子脫離原晶格而逸出，轉移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實現大面積鍍膜。