[實用新型]電極單端懸浮的電容壓力傳感器

有效

• 申請號: 201721729667.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN207515948U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 孫英春;段磊;董先柱;孫曉茜
• 申請（專利權）人: 沈陽市傳感技術研究所
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 刁佩德

一種電極單端懸浮電容壓力傳感器，解決了動、定電極的材料膨脹系數不同引起的測量誤差的問題。其技術要點是：動電極采用恒彈性金屬制作的雙面鍍貴金屬層的薄膜動電極；定電極絕緣體采用藍寶石單晶制作的藍寶石絕緣體，下夾持懸浮座、上夾持焊環、雙面鍍貴金屬層的薄膜動電極和動電極刃口焊口相互結合構成動電極單端懸浮結構體；管式電極、藍寶石絕緣體、釬焊層、連體屏蔽環和定電極懸浮外殼相互固定構成定電極單端懸浮結構體，動、定電極單端懸浮結構體通過刃口焊接在一起。其結構簡單，設計合理，使溫度漂移大幅減小，顯著提高測量精度，與同樣量程及用途的同類產品相比，完全避免測量介質溫度變化及機械沖擊對動、定電極的膨脹系數不匹配的影響。

技術領域

本實用新型涉及一種電容壓力傳感器，特別是一種動電極和定電極的一端都呈自由狀態的電極單端懸浮的電容壓力傳感器。尤其適用于對有一定腐蝕性介質的微小壓力、絕對微小壓力的高可靠性、高精度測量。

背景技術

目前的基于平行板電容原理的電容壓力傳感器，對于微小壓力、絕對微小壓力測量呈優勢。為了能測量有一定腐蝕性的介質，動電極往往要選用耐腐蝕恒彈性合金制作，甚至還要在耐腐蝕恒彈性合金薄膜上鍍金等耐腐蝕物質；定電極的絕緣體，一般選用玻璃、陶瓷、α-Al₂O₃(藍寶石)等恒彈性絕緣體制造。這樣，動電極如果是Inconel X-750時，在 0℃～150℃范圍內，膨脹系數為14×10^-6/℃；定電極絕緣體用95陶瓷制作時，在0℃～ 150℃范圍內，膨脹系數為7.0×10^-6/℃。兩者相差了1倍。國際上美國MKS公司的有代表性的產品就選用這些材料制造。如圖3～4所示，包括動電極13、定電極95陶瓷絕緣體 14，帶引壓口的支座15，兼外殼的上夾持環16，導電螺栓17，平墊18，螺母19，玻璃封電極20，錐形彈簧21，吸氣劑室22，碟形壓簧23，金屬復合管24，上蓋25，壓簧下墊片 26，三足墊片27、聚酯膜層28、測量電極29、參考電極30、測量電極導電螺栓孔31、參考電極導電螺栓孔32等件。其定電極95陶瓷絕緣體14呈平面，在兩平行面上，用厚膜電路工藝制作出了厚膜的測量電極29、參考電極30，利用導電螺栓17、平墊18、螺母19，將絕緣體正面參考電極30與測量電極29引到背面的歐姆接觸膜層上，制作了定電極；用 Inconel X-750，制作20μm(對于0.1Torr量程的真空規)厚的薄膜動電極。薄膜動電極靠用同樣Inconel X-750合金制作的動電極兼外殼的上夾持環16與帶引壓口的支座15兩個配件夾持焊接固支。定電極95陶瓷絕緣體14，靠碟形彈簧23、壓簧下墊片26、三足墊片 27，壓封在動電極兼外殼的上夾持環16上。定電極95陶瓷絕緣體14與外殼間留有一定間隙，相對于間隙，定電極95陶瓷絕緣體14不一定是中心對稱的。與薄膜動電極13間留有 200μm左右的間隙，留給薄膜動電極13受壓形變用。定電極95陶瓷絕緣體14與薄膜動電極13之間墊有4mm左右的Inconel X-750疊加區。固定施壓碟形彈簧23的上蓋25是焊接在動電極兼外殼的上夾持環16上的。上蓋25上焊有抽真空用的內銅外不銹鋼的金屬復合管 24，當參考室抽到高真空后，用機械壓封此管，實現密封；上蓋25上焊有吸氣劑室22，室內充以高溫激活吸氣劑；上蓋25上焊有兩個玻璃封電極20，玻璃封電極20上分別固定有錐形彈簧21，靠壓力接觸定電極95陶瓷絕緣體14上的參考電極30與測量電極29的歐姆接觸膜層，實現電容的電學導通。