[發明專利]抗熱變形的電容薄膜式壓力傳感器有效

申請號：	201210451437.8	申請日：	2012-11-12
公開（公告）號：	CN102944353A	公開（公告）日：	2013-02-27
發明（設計）人：	馬奔;馮焱;孫雯君;盛學民;成永軍;趙瀾	申請（專利權）人：	中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
主分類號：	G01L9/12	分類號：	G01L9/12;G01L19/04
代理公司：	北京理工大學專利中心 11120	代理人：	高燕燕;楊志兵
地址：	730000 甘***	國省代碼：	甘肅;62
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摘要：
搜索關鍵詞：	抗熱變形電容薄膜壓力傳感器
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于機械設計和真空計量技術領域，具體涉及一種電容薄膜壓力傳感器。

背景技術

在文獻“國內電容薄膜式壓力變送器發展現狀，《上海計量測試》，2002年第1期，第33頁～34頁”中，介紹了一種電容薄膜壓力傳感器的結構。圖1為該電容薄膜壓力傳感器的結構示意圖，該結構包括兩個氣室，待測氣室a和參考氣室b，其中氣室a由底架c以及薄膜e構成，氣室b由薄膜e、機架f以及頂架g構成，這兩個氣室是互相隔離的。電極板d安裝在參考氣室中，一般由陶瓷材料制造而成。薄膜e一般由柔韌可變形的不銹鋼或合金材料制造而成。底架c、薄膜e、機架f、頂架g都由金屬材料構成，一般通過焊接連結到一起，并實現密封。孔m為參考氣室a的進氣孔、孔n為待測氣室b的抽氣孔。電極p為電極板測量信號的引出。h是一個彈性單元，其作用是用來固定電極板的位置，從而保證電極板與薄膜的間距穩定，h是一個波浪形墊片，即一個在軸向方向上有波浪形彎曲的金屬環形墊片。薄膜與電極板構成了一個電容器，工作原理為通過兩氣室的壓差變化使薄膜變形從而獲得不同的電容值即為測量信號。

溫度變化是影響電容壓力傳感器加工和使用的主要因素，電容薄膜壓力傳感器在制造和使用過程中的熱變形會導致電極板與薄膜之間標稱間距的變化從而影響測量精度。電極板與薄膜之間的標稱間距非常重要，上述電容薄膜壓力傳感器防止標稱間距變化的結構為彈性元件h。雖然電極板通過彈性單元h固定安裝在了傳感器中，但是隨著長時間使用，彈性元件的老化、機械震動、尤其是熱沖擊造成的電容壓力傳感器的熱變形，會使電極與薄膜之間的標稱間距還會產生一些較小的變化，而且還會使電極板還產生一些較小的位移，影響了測量精度。

發明內容

本發明的目的是：提供一種抗熱變形的電容薄膜式壓力傳感器，克服現有技術的不足之處，能夠可靠而且在長期使用穩定維持電極板的位置。

本發明的技術方案是：一種抗熱變形的電容薄膜式壓力傳感器，它包括：機架、底架、薄膜、陶瓷焊料、電極板與電極板導線；

機架包括：頂板與側板，側板位于頂板的下方，對頂板形成周向支撐，機架的縱剖面為n型結構，頂板上開有兩個通孔，??一個為進氣孔，另一個為電線引出口，頂板的下表面中央位置開有凹槽；

薄膜焊接在機架側板的下端面，將機架封閉為待測氣室；

底架的上表面設有環形凸臺，環形凸臺的外徑等于薄膜的直徑，底架通過其上的環形凸臺與薄膜的邊緣焊接，底架中央開有通孔，通孔為抽氣孔；

電極板安裝于待測氣室中，它包括：電極圓盤以及安裝于電極圓盤上表面中央位置的電極支柱，在電極圓盤與電極支柱的連接處設有環形凹槽，電極支柱通過陶瓷焊料套接在機架頂板下表面的凹槽內，電極支柱的上端面距機架頂板間留有縫隙，電極板懸掛于待測氣室中；

電極板導線一端與電極圓盤連接，另一端通過電線引出口引出，并在電線引出口處通過陶瓷焊料密封。

有益效果：（1）溫度變化通常會影響到傳感器的精度，尤其是具有不同熱膨脹系數的金機架和陶瓷電極板的傳感器，本發明中采用低熱膨脹系數的陶瓷焊料的固定形式抵消了機架由于熱沖擊造成的位移；

（2）設置在電極支柱與電極圓盤的交界處的環形凹槽結構，可消除連接處的應力，保持電極板水平；

（3）電極板與機架僅依靠電極支柱接觸，電極板懸掛于待測氣室中不直接與機架接觸，受到機架的熱沖擊及機械振動影響較小；

（4）本發明結構較為簡單，易于實現安裝。