[發(fā)明專利]一種膜片式應(yīng)變計(jì)及其優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN110895130B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晏志鵬;雒平華;張勛;趙凱鋒;劉旭;劉建群;李文淵
• 申請（專利權(quán)）人: 中航電測儀器股份有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開了一種膜片式應(yīng)變計(jì)及其優(yōu)化方法，所述膜片式應(yīng)變計(jì)包含徑向柵和周向柵，周向柵位于圖形的中心區(qū)域，敏感柵的柵條呈圓周狀，形成回路；徑向柵位于圖形的外邊緣區(qū)域，敏感柵的柵條沿半徑方向呈扇形布局，形成回路。所述優(yōu)化方法首先通過調(diào)整內(nèi)柵的電阻設(shè)計(jì)比率與外柵的電阻比率的差值，抵消掉由于蝕刻時敏感柵的蝕刻方向、速率不同造成電阻柵間差值；其次合理設(shè)計(jì)應(yīng)變計(jì)的焊盤位置和形狀，可以直接進(jìn)行蓋層制作，并且可實(shí)現(xiàn)應(yīng)變計(jì)引線，增加引線焊接的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)變計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膜片式應(yīng)變計(jì)及其優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

目前，箔式電阻應(yīng)變計(jì)在傳感器制造行業(yè)、應(yīng)變電測領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛。箔式應(yīng)變計(jì)的圖形有直柵、斜柵、環(huán)形柵等，由單柵、雙柵、多柵等構(gòu)成多樣、復(fù)雜的形狀。特別是有一種壓力傳感器用的膜片式應(yīng)變計(jì)，其圖形結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，包含有環(huán)形柵和特殊的直柵共計(jì)四個測量敏感柵(電阻)，其中有兩個敏感柵的方向沿半徑方向布局(徑向柵)，兩個敏感柵的方向沿圓周方向布局(周向柵)，使用時連接成一個惠斯通橋路。膜片結(jié)構(gòu)的應(yīng)變計(jì)的圖形設(shè)計(jì)遵循徑向柵與徑向柵位置對稱，周向柵與周向柵位置對稱，引線焊盤集中布局。但是，膜片式應(yīng)變計(jì)受敏感柵的柵條形狀、焊盤位置的影響，其蝕刻后四個敏感柵的電阻差值較大，增加應(yīng)變計(jì)電阻值調(diào)整的難度；還有應(yīng)變計(jì)蓋層密封受焊盤位置的影響，使得蓋層制作工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種膜片式應(yīng)變計(jì)及其優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，膜片式應(yīng)變計(jì)蝕刻后四個敏感柵的電阻差值較大，增加應(yīng)變計(jì)電阻值調(diào)整的難度；還有應(yīng)變計(jì)蓋層密封受焊盤位置的影響，使得蓋層制作工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種膜片式應(yīng)變計(jì)，包括兩個中心對稱設(shè)置的應(yīng)變計(jì)單元，應(yīng)變計(jì)單元包括徑向柵和周向柵；周向柵位于中心區(qū)域，敏感柵的柵條呈圓周狀，形成回路；徑向柵位于外邊緣區(qū)域，敏感柵的柵條沿半徑方向呈扇形布局，形成回路。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述兩個中心對稱設(shè)置的應(yīng)變計(jì)單元組成非封閉式全橋電路；所述應(yīng)變計(jì)單元包括一個徑向柵、一個周向柵和三個焊盤，所述徑向柵一端連接一個焊盤，另一端通過一個焊盤連接周向柵的一端，周向柵的的另一端連接一個焊盤。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述兩個中心對稱設(shè)置的應(yīng)變計(jì)單元組成封閉式全橋電路；所述應(yīng)變計(jì)單元包括一個徑向柵、一個周向柵和兩個焊盤，所述徑向柵一端通過一個焊盤連接另一個應(yīng)變計(jì)單元的周向柵，另一端通過一個焊盤連接周向柵的一端，周向柵的另一端通過一個焊盤連接另一個應(yīng)變計(jì)單元的徑向柵。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述兩個中心對稱設(shè)置的應(yīng)變計(jì)單元組成非封閉式全橋電路；所述應(yīng)變計(jì)單元包括兩個徑向柵和三個焊盤，所述徑向柵分為內(nèi)圈徑向柵和外圈徑向柵，所述外圈徑向柵的一端連接一個焊盤，另一端通過焊盤連接內(nèi)圈徑向柵的一端，所述內(nèi)圈徑向柵的另一端連接一個焊盤。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述徑向柵兩端之間的夾角為70度～90度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，膜片的基底尺寸和敏感柵尺寸一致時，徑向柵的夾角為65度～90度；膜片的基底尺寸大于敏感柵尺寸時，徑向柵的夾角為85度～120度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述徑向柵和周向柵的敏感柵的柵條寬度相同。

一種膜片式應(yīng)變計(jì)的優(yōu)化方法，包括：

S1通過調(diào)整內(nèi)柵的電阻設(shè)計(jì)比率與外柵的電阻比率的差值，抵消掉由于蝕刻時敏感柵的蝕刻方向、速率不同造成電阻柵間差值；

S2設(shè)計(jì)應(yīng)變計(jì)的焊盤位置和形狀，焊盤為長方形，呈平行狀布局且與引線方向一致，便于引線焊接，保證蓋層能夠全不密封敏感柵區(qū)域。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述徑向柵和周向柵的敏感柵柵條寬度相同，周向柵的蝕刻速率比徑向柵的蝕刻速率低。