[發(fā)明專利]壓力傳感器及其裝配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110197715.0
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112985654B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞永和;王徐堅;李俊毅;郝正宏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海洛丁森工業(yè)自動化設(shè)備有限公司;浙江洛丁森智能科技有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04;G01L19/06
• 代理公司: 北京方迪譽誠專利代理有限公司 11808
• 代理人: 鄧斐;宣力偉

本申請涉及一種壓力傳感器及其裝配方法，該壓力傳感器包括受壓機構(gòu)，測壓機構(gòu)和傳壓機構(gòu)，還包括過壓保護機構(gòu)，所述過壓保護機構(gòu)形成有空腔并且在該空腔中設(shè)置有隔膜，所述隔膜與所述空腔的腔壁共同形成至少一個位于導壓介質(zhì)傳導路徑中的緩沖空間，所述隔膜能夠在緩沖空間內(nèi)導壓介質(zhì)的壓力達到或高于預設(shè)閾值時發(fā)生偏移、低于該預設(shè)閾值時自動復位。本發(fā)明提出的壓力傳感器，在實現(xiàn)外界過壓作用與敏感元件隔離的同時，可精確測量壓力、壓差和流量，尤其是在壓力過載時對傳感器芯片進行過載保護，并且在過載保護完成后可以免于二次校驗，繼續(xù)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感測裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種壓力傳感器及其裝配方法。

背景技術(shù)

壓力傳感器是能感受壓力信號，并能將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置。壓力傳感器是工業(yè)實踐中常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。

長期以來，過壓保護能力一直是困擾著壓力傳感器生產(chǎn)企業(yè)的難題。尤其在高精度壓力傳感器制造領(lǐng)域，用作敏感元件(例如擴散硅)的材質(zhì)通常耐壓能力有限，當系統(tǒng)故障造成過壓時，很可能會損壞敏感元件，或者造成壓力傳感器的零點誤差過大，更有甚者,壓力過載會造成儀表的損壞甚至更大損失。

目前，此類產(chǎn)品通常采用平膜片或者波形過載膜片作為保護元件。雖然在一定程度上解決了壓力過載引起敏感元件的損壞問題，但由于缺乏恢復機制，當產(chǎn)品壓力過載后，壓力傳感器不能完全恢復初始狀態(tài)，引起零點輸出偏移的問題，通常還需要進行儀表的二次校驗才能再次正常使用。雖然目前的國家標準中，當系統(tǒng)故障造成過壓后，允許進行產(chǎn)品二次校驗，但畢竟使得產(chǎn)品的使用更加繁瑣。因此，亟待更好的方案來解決壓力傳感器產(chǎn)品的抗過載能力不足的問題。

因此，在高精度壓力傳感器制造領(lǐng)域，尤其在傳感器構(gòu)造上，需要開發(fā)一套更加完善的保護裝置，即使被測系統(tǒng)壓力大于敏感元件所能承受的壓力，也能有效地保護敏感元件不被損壞也不會引起其他問題，而該裝置是否可靠有效，并保證傳感器原有的優(yōu)良性能，是衡量產(chǎn)品優(yōu)劣的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種壓力傳感器改進設(shè)計，使其在實現(xiàn)過載保護的同時無需二次校驗。

一方面，本申請?zhí)峁┮环N壓力傳感器，包括：

至少一個受壓機構(gòu)，所述受壓機構(gòu)用于接受外部的待測壓力；

至少一個測壓機構(gòu)，所述測壓機構(gòu)用于感受待測壓力并將其轉(zhuǎn)化為電信號；和

至少一個傳壓機構(gòu)，所述傳壓機構(gòu)用于將受壓機構(gòu)所接受的待測壓力通過導壓介質(zhì)傳導至測壓機構(gòu)；

其中，所述壓力傳感器還包括過壓保護機構(gòu)，所述過壓保護機構(gòu)形成有空腔并且在該空腔中設(shè)置有隔膜，所述隔膜與所述空腔的腔壁共同形成至少一個位于導壓介質(zhì)傳導路徑中的緩沖空間，所述隔膜能夠在緩沖空間內(nèi)導壓介質(zhì)的壓力達到或高于預設(shè)閾值時發(fā)生偏移、低于該預設(shè)閾值時自動復位。

本發(fā)明的基本思想是：在導壓介質(zhì)傳導路徑中設(shè)置緩沖空間，當作用于受壓機構(gòu)的壓力超過某一閾值時(按照優(yōu)選而具體的設(shè)計方案，可以直至受壓機構(gòu)所控制的最大壓力，對于該“最大壓力”，將在下文進一步闡釋)，導壓介質(zhì)傳導的壓力便使隔膜發(fā)生變形而偏移，由此引起緩沖空間體積增大，吸收從受壓端擠壓而來的超量導壓介質(zhì)，故不會致使測壓機構(gòu)的敏感元件(例如擴散硅壓敏元件等)發(fā)生過大變形而損壞；而當作用于受壓機構(gòu)的壓力恢復至正常水平時，亦即緩沖空間內(nèi)導壓介質(zhì)的壓力低于該閾值，則隔膜自動復位，于是導壓介質(zhì)能夠重新正常傳遞壓力，壓力傳感器恢復至初始狀態(tài)，可以實現(xiàn)其原有功能。在此，過壓保護機構(gòu)空腔的作用是為緩沖空間的設(shè)置和其容積變化(或者說隔膜的變形/偏移量)提供必要的結(jié)構(gòu)支持。