專(zhuān)利名稱(chēng)：可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器制造及其信號(hào)處理技術(shù)，可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器。
背景技術(shù)：
硅電容差壓傳感器是一種新型的結(jié)構(gòu)型差壓傳感器，核心敏感器件采用單晶硅材料，利用微電子和微機(jī)械加工融合技術(shù)制作，由于硅材料彈性體的材料的自身優(yōu)勢(shì)，使硅電容傳感器與以往的金屬電容傳感器相比，在測(cè)量精度、穩(wěn)定性等方面都具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。硅電容傳感器的核心敏感器件把外加的兩個(gè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電容變化，檢測(cè)電路則把電容的變化轉(zhuǎn)換為需要的電信號(hào)，對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行處理就可以得到相應(yīng)的輸出信號(hào)。對(duì)于差壓傳感器來(lái)說(shuō)，在理想情況下其輸出與外加壓力差敏感，對(duì)壓力值不敏感， 即差壓傳感器的靜壓影響應(yīng)該很小。但實(shí)際情況中，許多因素都會(huì)造成差壓傳感器的輸出信號(hào)受到靜壓的影響，這種靜壓影響對(duì)傳感器的差壓測(cè)量結(jié)果造成一種附加誤差，直接影響傳感器的綜合測(cè)量精度。為了提高差壓傳感器的綜合精度，有必要降低差壓傳感器的靜壓影響。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，電容差壓傳感器通常都是單參量輸出，即單一量輸出對(duì)應(yīng)差壓輸入信號(hào)，無(wú)靜壓和溫度等參數(shù)輸出信息，使得傳感器的后補(bǔ)償技術(shù)受到了限制，也無(wú)法滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要的提供多個(gè)參數(shù)的要求。隨著我國(guó)工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的智能化發(fā)展，工業(yè)控制儀表對(duì)多參數(shù)、高精度的傳感器的需求量日益增長(zhǎng)，多參數(shù)輸出傳感器逐步取代單一參量輸出傳感器已成為必然的趨勢(shì)，同時(shí)也對(duì)傳感器實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量提出了更高的要求。因此在傳感器的設(shè)計(jì)上增加多參數(shù)測(cè)量單元，并通過(guò)補(bǔ)償技術(shù)降低傳感器的靜壓影響，提高傳感器的綜合精度十分必要。目前，有效降低電容差壓傳感器的靜壓影響的基本方法是1、通過(guò)優(yōu)化傳感器的設(shè)計(jì)及制造工藝，從根本上直接提高傳感器的靜壓指標(biāo)。該方法對(duì)傳感器的設(shè)計(jì)及制造工藝乃至工藝裝備要求更高，對(duì)實(shí)現(xiàn)的條件要求更苛刻，實(shí)現(xiàn)難度大，有時(shí)在一定條件下難以持續(xù)降低靜壓影響，在一定的瓶頸條件下可能造成技術(shù)停步，并導(dǎo)致生產(chǎn)成本難以進(jìn)一步下降。2、采用軟硬件結(jié)合的補(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)快速發(fā)展的數(shù)字化處理技術(shù)，提高電容傳感器的靜壓指標(biāo)。這種方法對(duì)設(shè)計(jì)及工藝裝備依賴較低，相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)。還可以把某些靜壓指標(biāo)不滿足要求的電容傳感器通過(guò)靜壓補(bǔ)償技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉弦蟮膫鞲衅?，從而提高傳感器的綜合精度，提高成品率，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。目前，關(guān)于硅電容多功能差壓傳感器靜壓影響補(bǔ)償方法的內(nèi)容未見(jiàn)到公開(kāi)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器，實(shí)現(xiàn)單一傳感器同點(diǎn)的多參數(shù)輸出及輸出特性的高精度測(cè)量，有效消除靜壓、溫度等附加誤差，提高電容傳感器的綜合測(cè)量精度。[0007]多參數(shù)輸出的硅電容差壓傳感器，在硅電容敏感芯體管座內(nèi)設(shè)置差壓測(cè)量敏感元件、靜壓敏感元件和溫度敏感元件，其特征在于將集靜壓、溫度敏感元件為一體的壓力溫度傳感器置于硅電容敏感芯體的燒結(jié)管座上，將各個(gè)敏感元件的輸出電極分別通過(guò)硅鋁絲壓焊與燒結(jié)管座的對(duì)應(yīng)引腳相連，并與檢測(cè)電路相連，將各敏感元件封裝在由金屬隔離膜片隔離密封的硅油充灌液中；該傳感器的兩引壓口分別與受壓部的高壓腔和低壓腔相連，外加壓力通過(guò)傳感器內(nèi)部的充灌液傳遞到敏感單元。通過(guò)三個(gè)參量敏感單元及后部轉(zhuǎn)換及數(shù)字處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一傳感器同點(diǎn)的多參數(shù)輸出；同時(shí)利用產(chǎn)生的靜壓參量和溫度參量通過(guò)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)補(bǔ)償處理電路的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)差壓測(cè)量參量的補(bǔ)償校正。差壓敏感單元Ia的結(jié)構(gòu)，中心硅極板Ia-I為雙面拋光的硅單晶片上采用微機(jī)械加工工藝制作，中間有一個(gè)和膜區(qū)相連的可以上下移動(dòng)的質(zhì)量塊la-8，固定極板la-2由雙拋玻璃制作，先在玻璃上加工出導(dǎo)壓孔la-7再采用濺射、光刻等工藝在表面形成電極層 la-6,同時(shí)在導(dǎo)壓孔la-7中形成金屬連線，做為玻璃固定極板電極的引出連線，玻璃底板 la-3和玻璃極板la-2相連，在其邊有壓焊點(diǎn)la_9以便實(shí)現(xiàn)電容下極板的電極弓丨出，硅中心極板Ia-I與玻璃固定極板la-2、玻璃底板la_3與導(dǎo)壓管la_4采用靜電封接工藝連接在一起，玻璃固定極板la-2與玻璃底板la-3之間采用導(dǎo)電膠相連，導(dǎo)壓管la_4和傳感器底座 7之間采用焊接工藝實(shí)現(xiàn)氣密連接；采用壓焊工藝在焊點(diǎn)la-9和燒結(jié)端子6之間形成硅鋁絲連線la-ΙΟ做為電容電極引出，最后將差壓敏感單元Ia裝入基座7內(nèi)；在基座7內(nèi)有硅油作為外界壓力的傳導(dǎo)介質(zhì)。本實(shí)用新型的突出貢獻(xiàn)是1、在硅電容差壓傳感器中引入靜壓敏感單元，由靜壓敏感單元測(cè)試出測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的靜壓量值，經(jīng)過(guò)處理補(bǔ)償電路的數(shù)字處理利用靜壓測(cè)量值對(duì)硅電容差壓敏感單元的測(cè)量值進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)硅電容差壓傳感器的靜壓影響補(bǔ)償，提高傳感器的綜合精度。2、改變硅電容差壓傳感器單一的差壓量輸出形式，通過(guò)增加靜壓敏感單元和溫度敏感單元，實(shí)現(xiàn)了硅電容差壓傳感器的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的多參量輸出。本新型硅電容差壓傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的差壓、壓力、溫度量的測(cè)量，通過(guò)個(gè)敏感單元的封裝集成，提高了硅電容差壓傳感器的綜合性能價(jià)格比。本方法簡(jiǎn)便易操作，成本低，對(duì)電容傳感器的批量生產(chǎn)極為有利。
圖1為本新型多參量硅電容差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為硅電容差壓敏感單元結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為靜壓-溫度敏感單元結(jié)構(gòu)裝配剖視圖；圖4為靜壓-溫度敏感單元結(jié)構(gòu)裝配俯視圖；圖5為多參量硅電容差壓傳感器補(bǔ)償原理圖；圖6為多參量硅電容差壓傳感器靜壓補(bǔ)償模塊框圖；圖7為靜壓敏感單元和溫度敏感單元其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施方式
可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器，其功能原理見(jiàn)圖5，在硅電容差壓傳感器的敏感模塊1內(nèi)設(shè)置了 3個(gè)敏感元件，分別為差壓敏感單元la、靜壓敏感單元lb、溫度單元lc，外部環(huán)境監(jiān)測(cè)量有差壓量Pd、靜壓量1^、溫度量T，通過(guò)三個(gè)敏感單元分別轉(zhuǎn)換為電參量輸出，其中差壓敏感單元輸出電參量Upd除了反映差壓量Pd的影響外還受到靜壓I^s和溫度T的影響，而靜壓敏感單元的輸出電參量Ups除反映靜壓I^s外還受到溫度T的影響， 三個(gè)參量Upd、Ups、Ut通過(guò)通過(guò)數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由數(shù)據(jù)處理補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償處理，最終形成對(duì)應(yīng)差壓Pd、靜壓1^、溫度T的三個(gè)電參量Xd、Xs、Xt 信息，其中Xd只與差壓Pd有關(guān)，不受I^s的影響，即在實(shí)現(xiàn)多個(gè)參量測(cè)量的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)靜壓和溫度的補(bǔ)償。整個(gè)過(guò)程可以通過(guò)多元方程組形式表示。其表達(dá)式如下Upd = f^Pd, Ps, T)(1)Ups = f2(Ps, Τ)(2)Ut = f3(T)(3)Xd = f4(Upd, Ups, Ut) (4)Xs = f5(Ups, Ut)(5)Xt = f6 (Ut)(6)其中Upd是差壓元件輸出值Ups是靜壓元件輸出值Ut是溫度元件輸出值Pd是外加差壓值I^s是外加靜壓值T是外加溫度值Xp是傳感器差壓輸出差壓量Xs是傳感器靜壓輸出靜壓值Xt是傳感器溫度輸出值在傳感器的生產(chǎn)補(bǔ)償驗(yàn)證過(guò)程中，Pd、1^、T為已知的外輸入量，Xp、Xs、Xt為最終傳感器輸出的三個(gè)經(jīng)數(shù)據(jù)補(bǔ)償處理后的電參量。電參量Upd、Ups、Ut為敏感單元轉(zhuǎn)換出的已知量，通過(guò)方程(1) (6)建立Xp、Xs、Xt與Pd、Ps、T對(duì)應(yīng)關(guān)系。在傳感器的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，利用得出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)傳感器的輸出參量Xp、Xs、)(t及敏感單元輸出量Upd、Ups、 Ut可明確測(cè)試出外部環(huán)境量Pd、Ps、Τ。從而實(shí)現(xiàn)了傳感器的多參量輸出的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)差壓的靜壓補(bǔ)償，進(jìn)而提高傳感器的綜合測(cè)量精度。在圖5中，傳感器模塊1實(shí)現(xiàn)外加物理信號(hào)的轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)設(shè)置的靜壓?jiǎn)卧狪b把外部靜壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)Ups，該信號(hào)對(duì)實(shí)現(xiàn)差壓傳感器的靜壓影響消除是必不可少的。2數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2把差壓敏感單元Ia輸出的電容信號(hào)、靜壓敏感單元Ib輸出的電壓信號(hào)、溫度敏感單元Ic輸出的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，并把模擬量的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量輸出。再由后面的數(shù)據(jù)處理補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3對(duì)數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2輸出的數(shù)字量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、補(bǔ)償、校正，最后形成傳感器的測(cè)量輸出值。實(shí)施例1的硅電容差壓傳感器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，其特征在于傳感器基座7內(nèi)封裝有差壓敏感單元la，差壓敏感單元Ia通過(guò)其組件之一的金屬導(dǎo)壓管la-4固定在傳感器基座7 內(nèi)，其輸出通過(guò)燒結(jié)引線6聯(lián)通到數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換模塊2。差壓敏感單元Ia的更詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)如圖2 ；在基座7上面有一燒結(jié)端子8，在內(nèi)表面處裝有靜壓敏感單元lb、溫度敏感單元 lc，其各自的輸出通過(guò)燒結(jié)引線6聯(lián)通到數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換模塊2，燒結(jié)端子8及其上的靜壓敏感單元Ib和溫度敏感單元Ic的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)見(jiàn)圖3及圖4。數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊2通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線10與處理補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3相連，模塊2和模塊3的更詳細(xì)的組成見(jiàn)圖6。傳感器基座 下部有高壓腔a和低壓腔b，外部壓力Pl通到高壓腔a并傳導(dǎo)到差壓敏感單元Ia正腔、靜壓敏感單元lb，外部壓力P2通到負(fù)壓腔并傳到到差壓敏感單元Ia的負(fù)腔。圖2表示傳感器結(jié)構(gòu)圖1中的差壓敏感單元Ia結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。該結(jié)構(gòu)從上到下的順序由玻璃固定極板la-2、硅中心極板Ia-I、玻璃固定極板la_2、玻璃底板la_3、導(dǎo)壓管 la-4、底座7等組成。中心極板Ia-I為雙面拋光的硅單晶片，中間有一個(gè)和膜區(qū)相連的可以上下移動(dòng)的質(zhì)量塊la-8，在右側(cè)有壓焊點(diǎn)la-9實(shí)現(xiàn)極板的電極引出。固定極板la_2由雙拋玻璃制作，在中心有穿透玻璃的導(dǎo)壓孔la-7，玻璃極板及導(dǎo)壓孔表面有電極層la-6， 同時(shí)在導(dǎo)壓孔la-7側(cè)壁表面中形成金屬連線；玻璃底板la-3和玻璃極板la_2相連，在其邊有壓焊點(diǎn)la-9以便實(shí)現(xiàn)電容下極板的電極引出。圖3和圖4為傳感器結(jié)構(gòu)圖3中燒結(jié)端子8及其上靜壓-溫度敏感單元結(jié)構(gòu)裝配剖視圖的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。在燒結(jié)端子8的圓中心位置有靜壓敏感單元Ib和溫度敏感單元lc， 燒結(jié)端子8上的引腳6共有8個(gè)引腳，其中引腳6a、6b、6c和差壓敏感單元Ia的電極引出端la-9采用硅鋁絲連接；引腳6d、6e、6f、6g分別和靜壓敏感單元Ib的輸入、輸出端ΙΝ、0、 0utl、0ut2(見(jiàn)圖7，結(jié)構(gòu)圖)相連、引腳6h和溫度敏感單元Ic的輸出端0ut3相連。圖3及圖4結(jié)構(gòu)描述中提及的靜壓敏感單元和溫度敏感單元其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)見(jiàn)圖7，硅芯片lb-Ι、雙拋玻璃lb-2封接而成。硅芯片Ib-I上表面在合適的位置采用微機(jī)械加工工藝形成4個(gè)壓力敏感電組Rl、R2、R3、R4，并形成溫度敏感電阻Rt，在硅芯片背面有一空腔成真空狀態(tài)，Rl、R2、R3、R4按照?qǐng)D示的布局連接成電橋。實(shí)施例1的硅電容差壓傳感器中差壓敏感單元實(shí)施方案說(shuō)明為硅電容差壓傳感器要保證傳感器實(shí)現(xiàn)要求的功能，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的裝配工藝過(guò)程。首先是敏感單元的制作，差壓敏感單元la(詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)的中心極板Ia-I為雙面拋光的硅單晶片，采用微機(jī)械加工工藝制作，中間可上下移動(dòng)的質(zhì)量塊la-8采用化學(xué)腐蝕工藝制作，采用硅鋁絲超聲壓焊工藝實(shí)現(xiàn)壓焊點(diǎn)la-9到電極端子6的引出。固定極板la-2 由雙拋玻璃制作，先在中心加工出穿透玻璃的導(dǎo)壓孔la-7，再采用濺射金屬的方法在其表面形成電極層la-6。硅中心極板Ia-I與玻璃固定極板la_2，玻璃底板la_3與導(dǎo)壓管la_4 采用靜電封接工藝順序連接在一起，玻璃固定極板la-2與玻璃底板la-3之間采用導(dǎo)電膠相連，導(dǎo)壓管la-4和傳感器底座7之間采用焊接工藝實(shí)現(xiàn)氣密連接。采用壓焊工藝在焊點(diǎn) la-9和燒結(jié)端子6之間形成硅鋁絲連線la-10，實(shí)現(xiàn)電容電極引出。最后差壓敏感單元裝入基座7內(nèi)。在基座7內(nèi)有硅油作為外界壓力的傳導(dǎo)介質(zhì)。最終形成差壓敏感單元-差壓芯體。靜壓敏感單元lb、溫度敏感單元Ic同樣是采用微機(jī)械加工工藝制作在 2. 45mmX2. 45mm的硅片上構(gòu)成靜壓、溫度敏感單元。其中采用注入摻雜工藝將硼離子注入硅芯片表面內(nèi)，在經(jīng)過(guò)退火激活、再擴(kuò)氧化等工藝形成敏感電阻。在芯片背面用化學(xué)腐蝕工藝加工出空腔lb-3。加工完的硅芯片再和封接玻璃通過(guò)在真空狀態(tài)下經(jīng)氣密靜電封接工藝連接在一起，形成具備壓力測(cè)量的敏感單元。傳感器裝配過(guò)程首先把靜壓-溫度敏感單元粘接在燒結(jié)端子8表面，在用超聲壓焊工藝把焊點(diǎn)和端子引線連接，把燒結(jié)端子用電子束焊接工藝裝配到基座7上，把差壓?jiǎn)卧b到基座，其上的導(dǎo)壓管外端和基座連接處采用氬弧焊接工藝連接。經(jīng)過(guò)焊接膜片、膜片成型、充灌、老化、篩選等工序，成為合格的差壓傳感器。把完成的差壓傳感器與數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊2及模塊2與數(shù)據(jù)處理補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3按照設(shè)計(jì)要求連接，并安裝外殼、卡具等成為最終的壓力變送器。硅電容多參量差壓傳感器靜壓、溫度補(bǔ)償具體實(shí)現(xiàn)方法如圖8所示，總體共由三部分組成，即多參量傳感器模塊1、數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2、數(shù)據(jù)處理器補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3。多參量傳感器模塊1由差壓?jiǎn)卧猯a、靜壓?jiǎn)卧猯b、溫度單元Ic構(gòu)成，用來(lái)將被測(cè)差壓、靜壓和溫度值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2包括電容信號(hào)采集處理單元加、靜壓信號(hào)采集處理單元 2b、溫度信號(hào)采集處理單元2c、A/D轉(zhuǎn)換模塊2d，負(fù)責(zé)將多參量傳感器模塊1中的敏感輸出的電信號(hào)通過(guò)2d模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便后續(xù)數(shù)字電路理。數(shù)據(jù)處理器補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3主要包括程序存儲(chǔ)器3a、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3b、單片機(jī)3c、 D/A轉(zhuǎn)換3d、電源模塊!Be、輸出單元3f等。負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的采集處理、靜壓補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、 HART通信、模擬輸出及各種運(yùn)算。其中，程序存儲(chǔ)器3a是用來(lái)存儲(chǔ)各種軟件程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器北是用來(lái)存儲(chǔ)多功能傳感器的特征參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。單片機(jī)3c是數(shù)據(jù)處理器補(bǔ)償轉(zhuǎn)換模塊3的核心，它負(fù)責(zé)控制傳感器工作流程，對(duì)前級(jí)數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2提供的數(shù)字量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要完成傳感器的零點(diǎn)量程設(shè)定、非線性修正、溫度補(bǔ)償、靜壓補(bǔ)償及標(biāo)度變換等。同時(shí)，根據(jù)需要還可進(jìn)行各種函數(shù)的運(yùn)算等，單片機(jī)的另一重要功能是完成HART 協(xié)議通信。4 20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出單元3f功能是由單片機(jī)控制D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。電源模塊 3e為數(shù)據(jù)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊2、傳感器模塊1中各敏感單元la、lb、lc、電路元件提供激勵(lì)電源。最后傳感器輸出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4 20mA標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓輸出。在傳感器實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中靜壓補(bǔ)償功能作為一個(gè)軟件模塊，在程序總程序中被分時(shí)調(diào)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)差壓傳感器靜壓影響的補(bǔ)償。處理過(guò)程為，外加靜壓、差壓信號(hào)進(jìn)入傳感器模塊，信號(hào)采集模塊把外加壓力信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為電容變化信號(hào)和電壓信號(hào)，單片機(jī)處理器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊取得現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的差壓數(shù)據(jù)和靜壓數(shù)據(jù)，分別記為Dd和Ds，在調(diào)用靜壓補(bǔ)償處理軟件模塊，對(duì)Dd和Ds進(jìn)行處理，得到消除了靜壓影響的差壓數(shù)據(jù)NDd，用于后續(xù)其他標(biāo)準(zhǔn)處理過(guò)程并輸出。實(shí)施例2 在實(shí)施例1中，溫度敏感單元Ic采用熱敏電阻，該熱敏電阻隨溫度變化而變化。還可以采用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的熱敏二極管來(lái)感受溫度變化，同樣要封裝在傳感器的壓力腔內(nèi)，具體如圖1所示，其產(chǎn)生的溫度電壓信號(hào)由轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其處理方法和實(shí)施例1基本相同。本實(shí)施例與例1 一樣，都可以保證敏感單元感受的溫度與差壓靜壓敏感單元一致，可有效提高溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 權(quán)利要求1.可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器，在硅電容敏感芯體管座內(nèi)設(shè)置差壓測(cè)量敏感元件、靜壓敏感元件和溫度敏感元件，其特征在于將集靜壓、溫度敏感元件為一體的壓力溫度傳感器置于硅電容敏感芯體的燒結(jié)管座上，將各個(gè)敏感元件的輸出電極分別通過(guò)硅鋁絲壓焊與燒結(jié)管座的對(duì)應(yīng)引腳相連，并與檢測(cè)電路相連，將各敏感元件封裝在由金屬隔離膜片隔離密封的硅油充灌液中；該傳感器的兩引壓口分別與受壓部的高壓腔和低壓腔相連， 外加壓力通過(guò)傳感器內(nèi)部的充灌液傳遞到敏感元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器，其特征在于差壓敏感單元(Ia)的結(jié)構(gòu)，中心硅極板(Ia-I)為雙面拋光的硅單晶片上采用微機(jī)械加工工藝制作，中間有一個(gè)和膜區(qū)相連的可以上下移動(dòng)的質(zhì)量塊(la-8)，固定極板(la-2)由雙拋玻璃制作，先在玻璃上加工出導(dǎo)壓孔(la-7)再采用濺射、光刻等工藝在表面形成電極層 (la-6)，同時(shí)在導(dǎo)壓孔(la-7)中形成金屬連線，做為玻璃固定極板電極的引出連線，玻璃底板(la-； )和玻璃極板(la-幻相連，在其邊有壓焊點(diǎn)(la_9)以便實(shí)現(xiàn)電容下極板的電極引出，硅中心極板(Ia-I)與玻璃固定極板(la-2)、玻璃底板(la_3)與導(dǎo)壓管(la_4)采用靜電封接工藝連接在一起，玻璃固定極板(la-幻與玻璃底板(la-； )之間采用導(dǎo)電膠相連， 導(dǎo)壓管(la-4)和傳感器底座(7)之間采用焊接工藝實(shí)現(xiàn)氣密連接；采用壓焊工藝在焊點(diǎn) (la-9)和燒結(jié)端子(6)之間形成硅鋁絲連線(la-ΙΟ)做為電容電極引出，最后將差壓敏感單元(Ia)裝入基座(7)內(nèi)；在基座(7)內(nèi)有硅油作為外界壓力的傳導(dǎo)介質(zhì)。
專(zhuān)利摘要可輸出多個(gè)參量的硅電容差壓傳感器，在傳感器壓力腔內(nèi)，設(shè)置硅電容差壓敏感單元、壓力敏感單元及溫度敏感單元，改變硅電容差壓傳感器原單一的差壓輸出形式，實(shí)現(xiàn)單一傳感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的多參數(shù)測(cè)量輸出；同時(shí)后部處理電路利用壓力單元及溫度單元提供的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的壓力信號(hào)和溫度信號(hào)的測(cè)量值，通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償對(duì)硅電容差壓?jiǎn)卧敵龅牟顗狠敵鰠⒘窟M(jìn)行靜壓和溫度影響的補(bǔ)償處理，有效消除靜壓、溫度等附加誤差。這種傳感器的綜合精度，成本低，大大提高了電容傳感器的性價(jià)比，對(duì)硅電容傳感器的批量生產(chǎn)極為有利。
文檔編號(hào)B81C1/00GK201993195SQ20102068630
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉劍, 劉沁, 劉波, 張哲 , 張娜, 張治國(guó), 徐秋玲, 李穎, 王雪冰 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院