專利名稱：濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)。特別是一種惠斯登電橋合金薄膜壓力傳感器。
技術(shù)背景在本實(shí)用新型提出之前，涉及的壓力傳感器，主要有金泊式壓力傳感器和硅壓力傳感器。其結(jié)構(gòu)上一般都由引壓接咀，彈性敏感元件和放大器組成。這類壓力傳感器存在的技術(shù)弊端在于引壓接咀基本上沒有阻尼特性，因而容易導(dǎo)致在測量過程中壓力瞬間的擾動(dòng)對(duì)精度的不良影響，尤其對(duì)高壓液體介質(zhì)測量時(shí)，擾動(dòng)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致彈性體元件瞬間過載，而使傳感器喪失精度。產(chǎn)生上述弊端的主要原因是殼體內(nèi)應(yīng)變柵與力敏基座膜片之間的“絕緣合一”程度。雖然半導(dǎo)體壓阻元件(硅杯)較好地解決了這一問題，但由于半導(dǎo)體的溫度效應(yīng)較為突出，其工作應(yīng)用范圍僅限于低溫和常溫環(huán)境條件。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要針對(duì)現(xiàn)有壓力傳感器的不足之處，提出一種采用濺射型的應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器，以解決壓力傳感器的“絕緣合一”問題，同時(shí)達(dá)到提高傳感器測量精度。工作應(yīng)用范圍寬，穩(wěn)定性好的目的。本實(shí)用新型其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，它由引壓管座、彈性膜片、支架、電路連接板、外罩、內(nèi)引線、插座組成，在引壓管座內(nèi)端設(shè)有一個(gè)圓形引壓凸臺(tái)，其圓形凸臺(tái)的外圓周上嵌合了一個(gè)環(huán)形襯套支架，杯形彈性膜片扣合在凸臺(tái)上，并留有應(yīng)變間隙。所述的杯形彈性膜片表面鍍有與其絕緣的4個(gè)微小鎳鉻電阻，并組成惠斯登電橋，連接鎳鉻電阻輸入，輸出的4根內(nèi)外引線，通過固定在環(huán)形襯蓋支架上的連接電路板與外罩端蓋的插座連接。其中，電阻R1、R3為外電阻，而R2、R4為內(nèi)電阻、4個(gè)電阻阻值相同。當(dāng)壓力為零時(shí)，電阻處在平衡，輸出為零；在壓力作用＞0時(shí)，彈性膜片中部向上產(chǎn)生變形，電阻R2、R4因受拉伸應(yīng)力作用而阻值增加，電阻R1、R3因受壓縮應(yīng)力作用而阻值變小，電橋失去平衡，橋路輸出與壓力成正比的電信號(hào)。本實(shí)用新型為了提高“絕緣合一”的效果，對(duì)杯形彈性膜片的鍍膜結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了處理，其膜片的襯底鍍有一層鉭氮、硅氮復(fù)合膜，鎳鉻電阻布置在復(fù)合膜上，再在鎳鉻電阻上鍍有一層保護(hù)膜，在保護(hù)膜上為金電接觸層。
本實(shí)用新型經(jīng)實(shí)踐檢測，充分顯示出優(yōu)越性，其主要技術(shù)指標(biāo)彈性膜片的絕緣性能達(dá)到100V、DC 5000MΩ以上，橋臂電阻均在1KΩ至3KΩ之間，阻值散布均勻，溫度范圍-40℃～+120℃，靈敏度≥1.0mv/v，準(zhǔn)確度等級(jí)0.2級(jí)，而且穩(wěn)定性好，成本低，檢修容易。


圖1濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2彈性膜片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3彈性膜片表面鎳鉻電阻布置線路圖。
圖4彈性膜片鍍膜層示意圖。
圖中引壓管座-1，彈性膜片-2，環(huán)形襯套支架-3，連接電路板-4，外罩-5，端蓋-6，插座-7，內(nèi)引線-8，鎳鉻電阻-9、10、11、12，鉭氮、硅氮復(fù)合膜層-13，鎳鉻電阻層-14，保護(hù)膜-15，金電接觸層-16。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型在實(shí)施時(shí)，根據(jù)附圖4，彈性膜片2要采用牌號(hào)為17-4PH的特種不銹鋼，而且通過粗、細(xì)研磨，采用氮化離子流原位清洗基片，使基片的平面度不大于1μm，同時(shí)在彈性膜片2的襯底鍍一層鉭氮、硅氮復(fù)合膜，厚度為1μm-1.5μm，鎳鉻電阻9-12的應(yīng)變電阻值在1-3KΩ之間，彈性膜片2扣合在引壓管座1內(nèi)端的圓形引壓凸臺(tái)上(見圖1)，其周邊連接處采用激光焊接，鎳鉻電阻9-12與插座7之間的內(nèi)外引線8采用金絲球焊接，最后進(jìn)行電老化和溫度性能的調(diào)整等處理。
權(quán)利要求1.一種濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器，它至少包括引壓管座、彈性膜片、支架、連接電路板，外罩、內(nèi)引線、插座組成，其特征在于引壓管座內(nèi)端設(shè)有一個(gè)圓形引壓凸臺(tái)，其圓形凸臺(tái)的外圓周上嵌合了一個(gè)環(huán)形襯套支架，杯形彈性膜片扣合在凸臺(tái)上，并留有應(yīng)變間隙，而且在杯形彈性膜片的表面鍍有與其絕緣的4個(gè)微小鎳鉻電阻，并組成惠斯登電橋，連接鎳鉻電阻輸入，輸出的4根內(nèi)外引線，通過固定在環(huán)形襯套支架上的連接電路板與外罩端蓋上的插座連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器，其特征在于所述的杯形彈性膜片的襯底上鍍有一層鉭氮、硅氮復(fù)合膜，鎳鉻電阻布置在復(fù)合膜上，再在鎳鉻電阻上鍍有一層保護(hù)膜，在保護(hù)膜上為全電接觸層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器，其特征在于鎳鉻電阻的布置，電阻R1、R3為外電阻，而R2、R4為內(nèi)電阻，4個(gè)電阻阻值相同。
專利摘要濺射型應(yīng)變式合金薄膜壓力傳感器，本實(shí)用新型涉及壓力傳感器技術(shù)。其主要解決壓力傳感器的“絕緣合一”問題，提高傳感器測量精度，工作應(yīng)用范圍寬。本實(shí)用新型它由引壓管座，彈性膜片、支架、電路連接板、外罩、內(nèi)外引線、插座組成，其彈性膜片上布置有4個(gè)鎳鉻電阻，并組成惠斯登電橋，它扣合在引壓管座內(nèi)端的一個(gè)圓形引壓凸臺(tái)的周邊，鎳鉻電阻輸入，輸出內(nèi)外引線與插座連接，本實(shí)用新型彈性膜片的絕緣性能達(dá)到100V、DC 5000MΩ以上，橋臂電阻均在1KΩ至3KΩ之間，阻值布置均勻，工作溫度范圍寬，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
文檔編號(hào)G01L9/04GK2522848SQ0125228
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者曾曉端 申請(qǐng)人:武漢傳世科技有限公司