微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，包括殼體、杯形基底、不銹鋼后蓋、透水石層和信號調(diào)制放大模塊；杯形基底內(nèi)壁具有臺階面，一透水石層安裝于所述杯形基底的臺階面上；杯形基底嵌入所述前置腔內(nèi)并安裝于所述殼體的臺階圓環(huán)面上；不銹鋼后蓋安裝于所述殼體位于后置腔的一端，氮化硅薄膜覆蓋于所述杯形基底的內(nèi)表面；杯形基底與透水石層相背的表面具有壓力敏感組件，第一引線跨接于所述壓力敏感組件和信號調(diào)制放大模塊一端之間，一信號纜嵌入不銹鋼后蓋的通孔內(nèi)并通過第二引線連接到所述信號調(diào)制放大模塊另一端。本發(fā)明提高壓力傳感器的動(dòng)態(tài)頻響和測量精度，既大大提升了量程，又提高了感應(yīng)的精度和靈敏性，且提高了壓力傳感器的信號線性度。
【專利說明】微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，測量水壓力傳感器的主流為硅壓阻式傳感器，其主要原理是利用硅的壓阻效應(yīng)，采用MEMS技術(shù)和集成電路工藝在硅片上一定晶向，一定位置用氧化、擴(kuò)散或離子注入摻雜、光刻等工藝制成對應(yīng)變敏感的惠斯通電橋。其工作范圍在IKPa~lOOMpa。硅壓阻式傳感器是硅微芯片結(jié)構(gòu)，不能直接接觸帶有腐蝕性的泥漿和土壤中的滲透水，即不能作為直接感應(yīng)面，必須把它封裝到不銹鋼殼體內(nèi)，利用不銹鋼膜片作為感應(yīng)面，不銹鋼殼體內(nèi)部充滿硅油作為傳導(dǎo)壓力的介質(zhì)，因此使用時(shí)高頻動(dòng)態(tài)頻響信號不易獲得。由于滲透水與壓力敏感組件之間的不銹鋼膜片具有一定的彈性力，影響滲透水壓力傳感器的測量精度。此外，土壤中的滲透水帶有少量泥漿，長期使用，容易堵塞和腐蝕不銹鋼膜片感應(yīng)面，以至于影響傳感器的測量精度，更有可能損壞傳感器，使測量無法進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，此微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器提高壓力傳感器的動(dòng)態(tài)頻響和測量精度；該傳感器不需硅油作為壓力傳遞介質(zhì)，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，縮小了產(chǎn)品的體積；熱膨脹系數(shù)一致，采用焊接和熔融玻璃粉密封，無須橡膠密封圈，有效預(yù)防壓力敏感組件被土壤滲透水腐蝕的問題，提高了該滲透水壓力傳感器的有效使用壽命和長期穩(wěn)定性。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，包括殼體、由底板和固定于底板周向的側(cè)板組成的杯形基底、不銹鋼后蓋、透水石層和信號調(diào)制放大模塊，此殼體內(nèi)壁中部具有臺階圓環(huán)面，從而形成連通的前置腔和后置腔，一凸緣位于殼體外表面中部；所述杯形基底內(nèi)壁具有臺階面，一透水石層安裝于所述杯形基底的臺階面上，從而在所述透水石層和杯形基底的底部之間形成滲透水腔室；所述杯形基底嵌入所述前置腔內(nèi)并安裝于所述殼體的臺階圓環(huán)面上；所述不銹鋼后蓋安裝于所述殼體位于后置腔的一端，氮化硅薄膜覆蓋于所述杯形基底的內(nèi)表面；所述滲透水腔室的厚度為廣2_，所述杯形基底的底板直徑為4飛?，所述透水石層直徑為3~5mm ；
所述杯形基底與透水石層相背的表面具有壓力敏感組件，第一引線跨接于所述壓力敏感組件和信號調(diào)制放大模塊一端之間，一信號纜嵌入不銹鋼后蓋的通孔內(nèi)并通過第二引線連接到所述信號調(diào)制放大模塊另一端。
[0005]上述技術(shù)方案中進(jìn)一步的改進(jìn)技術(shù)方案如下:
1.上述方案中，一熱塑性護(hù)套安裝于不銹鋼后蓋的端面。
[0006]2.上述方案中,所述氮化硅薄膜厚度為0.5"! μ m。
[0007]3.上述方案中，一固定保護(hù)套安裝于所述殼體位于前置腔的一端。
[0008]4.上述方案中，所述第一引線通過一轉(zhuǎn)接板與信號調(diào)制放大模塊一端連接。[0009]5.上述方案中，所述杯形基底的底板和側(cè)板均為17-4不銹鋼。
[0010]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提出的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器的滲透水壓直接作用在壓力敏感組件的壓力感受面上，提高壓力傳感器的動(dòng)態(tài)頻響和測量精度；該傳感器不需硅油作為壓力傳遞介質(zhì)，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，縮小了產(chǎn)品的體積。壓力敏感元件的內(nèi)部有氮化硅防腐蝕層，另外，該傳感器殼體和壓力敏感元件的基底材料都是不銹鋼，熱膨脹系數(shù)一致，采用焊接和熔融玻璃粉密封，無須橡膠密封圈，有效預(yù)防壓力敏感組件被土壤滲透水腐蝕的問題，提高了該滲透水壓力傳感器的有效使用壽命和長期穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為本發(fā)明微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器中敏感元件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]以上附圖中:1、殼體；2、杯形基底；21、底板；22、側(cè)板；23、臺階面；3、不鎊鋼后蓋；31、通孔；4、透水石層；5、信號調(diào)制放大模塊；6、臺階圓環(huán)面；71、前置腔；72、后置腔；
8、滲透水腔室；9、氮化硅薄膜；10、壓力敏感組件；11、第一引線；12、信號纜；13、第二引線；14、熱塑性護(hù)套；15、固定保護(hù)套；16、轉(zhuǎn)接板；17、凸緣。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例:一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，包括殼體1、由底板21和固定于底板21周向的側(cè)板22組成的杯形基底2、不銹鋼后蓋3、透水石層4和信號調(diào)制放大模塊5，此殼體I內(nèi)壁中部具有臺階圓環(huán)面6，從而形成連通的前置腔71和后置腔72，一凸緣24位于殼體外表面中部；所述杯形基底2內(nèi)壁具有臺階面23，一透水石層4安裝于所述杯形基底2的臺階面23上，從而在所述透水石層4和杯形基底2的底部之間形成滲透水腔室8 ;所述杯形基底2嵌入所述前置腔71內(nèi)并安裝于所述殼體I的臺階圓環(huán)面6上；所述不銹鋼后蓋3安裝于所述殼體I位于后置腔72的一端，氮化硅薄膜9覆蓋于所述杯形基底2的內(nèi)表面；所述滲透水腔室8的厚度為2mm，所述杯形基底2的底板21直徑為5mm，所述透水石層4直徑為 4mm ；
所述杯形基底2與透水石層4相背的表面具有壓力敏感組件10，第一引線11跨接于所述壓力敏感組件10和信號調(diào)制放大模塊5 —端之間，一信號纜12嵌入不銹鋼后蓋3的通孔31內(nèi)并通過第二引線13連接到所述信號調(diào)制放大模塊5另一端。
[0014]一熱塑性護(hù)套18安裝于不銹鋼后蓋3的端面；一固定保護(hù)套19安裝于所述殼體I位于前置腔71的一端。上述氮化娃薄膜9厚度為I μ m。
[0015]上述杯形基底2的底板21和側(cè)板22均為17_4不銹鋼。
[0016]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:包括殼體(1)、由底板(21)和固定于底板(21)周向的側(cè)板(22)組成的杯形基底(2)、不銹鋼后蓋(3)、透水石層(4)和信號調(diào)制放大模塊(5)，此殼體(1)內(nèi)壁中部具有臺階圓環(huán)面(6)，從而形成連通的前置腔(71)和后置腔(72)，一凸緣(17)位于殼體外表面中部；所述杯形基底(2)內(nèi)壁具有臺階面(23)，一透水石層(4 )安裝于所述杯形基底(2 )的臺階面(23 )上，從而在所述透水石層(4 )和杯形基底(2)的底部之間形成滲透水腔室(8);所述杯形基底(2)嵌入所述前置腔(71)內(nèi)并安裝于所述殼體(1)的臺階圓環(huán)面(6)上；所述不銹鋼后蓋(3)安裝于所述殼體(1)位于后置腔(72)的一端，氮化硅薄膜(9)覆蓋于所述杯形基底(2)的內(nèi)表面；所述滲透水腔室(8)的厚度為l~2mm，所述杯形基底(2)的底板(21)直徑為4~6mm，所述透水石層(4)直徑為3飛mm ； 所述杯形基底(2)與透水石層(4)相背的表面具有壓力敏感組件(10)，第一引線(11)跨接于所述壓力敏感組件(10)和信號調(diào)制放大模塊(5) —端之間，一信號纜(12)嵌入不銹鋼后蓋(3)的通孔(31)內(nèi)并通過第二引線(13)連接到所述信號調(diào)制放大模塊(5)另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:一熱塑性護(hù)套(14)安裝于不銹鋼后蓋(3)的端面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:所述氮化硅薄膜(9)厚度為 0.5^1 μ m0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:一固定保護(hù)套(15)安裝于所述殼體(1)位于前置腔(71)的一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:所述第一引線(11)通過一轉(zhuǎn)接板(16)與信號`調(diào)制放大模塊(5) —端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型動(dòng)態(tài)滲透水壓力傳感器，其特征在于:所述杯形基底(2)的底板(21)和側(cè)板(22)均為17-4不銹鋼。
【文檔編號】G01L9/00GK103674396SQ201310653653
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】唐運(yùn)海, 沈嬌艷, 程新利, 王冰, 秦長發(fā), 潘濤, 臧濤成, 王文襄 申請人:蘇州科技學(xué)院, 昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司