本實(shí)用新型涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種檢測(cè)流動(dòng)氣體壓力差的微壓差觸感裝置。

背景技術(shù)：

MEMS的全稱(chēng)是微型電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electro Mechanical System)，是指可批量制作的，將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，用微米技術(shù)在芯片上制造微型機(jī)械，并將其與對(duì)應(yīng)電路集成為一個(gè)整體的技術(shù)。所以它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的制造技術(shù)平臺(tái)。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，其的尺寸更小，最大的不超過(guò)一個(gè)厘米，甚至僅僅為幾個(gè)微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類(lèi)似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。采用與集成電路(IC)類(lèi)似的生成技術(shù)，可大量利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝，進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性?xún)r(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。

MEMS傳感器的出現(xiàn)極大的滿足了大家對(duì)產(chǎn)品小體積、高性能的要求。MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件，對(duì)各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動(dòng)作用，已在太空衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、航空航天設(shè)備、飛機(jī)、各種車(chē)輛、生特醫(yī)學(xué)及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

作為氣體壓力檢測(cè)的壓力傳感器，尤其在電氣應(yīng)用中，由于體積龐大，耗電量大，并以模擬量輸出；已難以滿足生產(chǎn)、使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種微壓差傳感裝置，其目的是減小體積，降低耗電量，尤其是滿足10微安級(jí)的氣體數(shù)字壓差傳感器，以便測(cè)試氣體的動(dòng)壓和靜壓，得到氣體流動(dòng)的壓差。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種微壓差傳感裝置，包括：

能夠偵測(cè)表征當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境靜壓力的第一信號(hào)的第一氣壓傳感器；

能夠偵測(cè)表征迎風(fēng)側(cè)被測(cè)氣體的動(dòng)壓力的第二信號(hào)的第二氣壓傳感器；以及

控制器，用于接收第一信號(hào)和第二信號(hào)并將該第一信號(hào)和該第二信號(hào)分析處理得到表征被測(cè)氣體動(dòng)壓力和當(dāng)?shù)仂o壓力的氣壓差信號(hào)；

其中，所述第一氣壓傳感器和第二氣壓傳感器具有相同的物理特性。

進(jìn)一步的，包括與大氣環(huán)境相通的靜氣壓室，通過(guò)通氣槽連通大氣環(huán)境，該通氣槽與大氣環(huán)境連通的敞開(kāi)口位于被測(cè)氣體的非迎風(fēng)側(cè)，其中第一氣壓傳感器被置于該靜氣壓室內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述靜氣壓室由一殼體與PCB組件形成，所述第一氣壓傳感器和第二氣壓傳感器被置于所述PCB組件上；第一氣壓傳感器位于靜氣壓室內(nèi)，第二氣壓傳感器裸露于殼體的迎風(fēng)側(cè)。

進(jìn)一步的，PCB組件包括印刷電路基板和被貼裝在該印刷電路基板位于靜氣壓室一側(cè)的貼裝小板，該貼裝小板集成所述控制器。

進(jìn)一步的，所述貼裝小板集成無(wú)線傳輸模塊，該無(wú)線傳輸模塊連接所述控制器用于傳輸氣壓差信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述無(wú)線傳輸模塊為藍(lán)牙天線模塊。

進(jìn)一步的，所述殼體的敞開(kāi)端安裝有上蓋，用于將所述PCB組件封閉于殼體內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述上蓋和PCB組件之間存在第一間隙。

進(jìn)一步的，所述殼體具有用于放大氣流的位于迎風(fēng)側(cè)的風(fēng)口結(jié)構(gòu)，該風(fēng)口結(jié)構(gòu)的末端連通至所述第二氣壓傳感器用于將被測(cè)氣體引導(dǎo)至該第二氣壓傳感器的測(cè)試端。

進(jìn)一步的，第一、二氣壓傳感器采用MEMS壓力傳感器件。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型的技術(shù)方案，使用第一氣壓傳感器和第二氣壓傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)氣流的靜壓力和動(dòng)壓力，得到便得到了氣體流動(dòng)的微弱壓力；該技術(shù)能夠作為氣體壓力和流速流量數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)、風(fēng)感標(biāo)簽、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)、風(fēng)壓計(jì)、暖通空調(diào)和潔凈室風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述一種微壓差傳感裝置的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖2為PCB組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為第二氣壓傳感器與風(fēng)口結(jié)構(gòu)配合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一種微壓差傳感裝置的相關(guān)電路連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖1至附圖4，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例一種微壓差傳感裝置，包括：能夠偵測(cè)表征當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境靜壓力的第一信號(hào)的第一氣壓傳感器121；能夠偵測(cè)表征迎風(fēng)側(cè)被測(cè)氣體的動(dòng)壓力的第二信號(hào)的第二氣壓傳感器122；以及控制器123，用于接收第一信號(hào)和第二信號(hào)并將該第一信號(hào)和該第二信號(hào)分析處理得到表征被測(cè)氣體動(dòng)壓力和當(dāng)?shù)仂o壓力的氣壓差信號(hào)；其中，所述第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122具有相同的物理特性。即第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122的參數(shù)都是一致的，亦或者第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122采用的是一樣結(jié)構(gòu)和性能的傳感器。

工作時(shí)，該第一氣壓傳感器121用于檢測(cè)環(huán)境的靜壓力，第二氣壓傳感器122檢測(cè)迎風(fēng)面的環(huán)境動(dòng)壓力，并分別將得到的第一信號(hào)和第二信號(hào)傳輸至控制器123，控制器123處理得到環(huán)境大氣的微弱壓力差，以備設(shè)備使用。具體可以應(yīng)用于氣體壓力和流速流量數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)、風(fēng)感標(biāo)簽、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)、風(fēng)壓計(jì)、暖通空調(diào)和潔凈室風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？刂破?23的選用應(yīng)當(dāng)滿足數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算功能，采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制器即可。

在實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案時(shí)，微壓差傳感裝置包括與大氣環(huán)境相通的靜氣壓室100，第一氣壓傳感器121被置于該靜氣壓室100內(nèi)部。需要指明的是，該靜氣壓室100與環(huán)境大氣相通的，以此保證第一氣壓傳感器121得到的第一信息能夠表征當(dāng)?shù)丨h(huán)境的大氣靜壓力。詳細(xì)的，靜氣壓室100通過(guò)通氣槽101連通大氣環(huán)境，該通氣槽101與大氣環(huán)境連通的敞開(kāi)口位于被測(cè)氣體的非迎風(fēng)側(cè)。為了得到能夠表征該當(dāng)?shù)丨h(huán)境的大氣壓靜壓力，通氣槽101不能與迎風(fēng)側(cè)相通，避免由于流動(dòng)的被測(cè)氣體對(duì)第一氣壓傳感器121的檢測(cè)影響。

在本實(shí)施例，靜氣壓室100由殼體11與PCB組件12形成，所述第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122被置于所述PCB組件12上；第一氣壓傳感器121位于靜氣壓室100內(nèi)，第二氣壓傳感器122裸露于殼體11的迎風(fēng)側(cè)。殼體11具有用于收容電源的倉(cāng)位111，在安裝的時(shí)候，該倉(cāng)位111內(nèi)放置電源128，通過(guò)該電源128可以提供整個(gè)裝置的電力使用。詳細(xì)，電源128可以采用鋰錳電池，并能夠保證使用五年以上，當(dāng)然根據(jù)使用年限，采用不同電池容量的紐扣電池。在殼體11的下部分為用于放大氣流的風(fēng)口結(jié)構(gòu)112。該倉(cāng)位111和風(fēng)口結(jié)構(gòu)112的敞開(kāi)端與所述PCB組件12匹配固定在一起。

參考圖2，PCB組件12包括印刷電路基板124和被貼裝在該印刷電路基板位于靜氣壓室一側(cè)的貼裝小板125，該貼裝小板125集成所述控制器123。其中，貼裝小板125包括無(wú)線傳輸模塊129。所述第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122被設(shè)置在該印刷電路基板124上，可以與印刷電路基板124通過(guò)貼片方式固定，應(yīng)當(dāng)理解，該第一氣壓傳感器121和第二氣壓傳感器122間隔布置，參見(jiàn)圖3。在本實(shí)施例中，所述的無(wú)線傳輸模塊129采用藍(lán)牙天線模塊，用作數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)然，除此之外，該無(wú)線傳輸模塊129還可以是滿足其他協(xié)議規(guī)程的無(wú)線傳輸形式，不單單限于藍(lán)牙天線模塊，即該無(wú)線傳輸模塊129可以及于所有的能夠是實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)募夹g(shù)。其中，貼裝小板125能夠方便的被固定于印刷電路基板124上，可以通過(guò)焊接的方法連接，此處貼裝小板125為模塊化結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)不同的需求選擇與印刷電路基板124貼裝在一起。本實(shí)施例，印刷電路基板124采用凸字形結(jié)構(gòu)設(shè)置，其中貼裝小板125被固定在印刷電路基板124的大端，第二氣壓傳感器122被置于小端，第一氣壓傳感器121位于大端，當(dāng)然，這只是一種實(shí)施方式，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案構(gòu)成限制?？梢钥吹剑《说膬蓚?cè)設(shè)置卡口127，用于與殼體11卡接配合并用密封圈固定在一起。當(dāng)該印刷電路基板124與殼體11配合后，印刷電路基板124通過(guò)密封膠實(shí)現(xiàn)殼體11密封，該技術(shù)即是在印刷電路基板124和殼體11的接口處涂覆密封膠以實(shí)現(xiàn)密封。第一氣壓傳感器121位于倉(cāng)位111內(nèi)，印刷電路基板124與倉(cāng)位111形成了與大氣環(huán)境相通的靜壓氣室100，該第一氣壓傳感器121可以檢測(cè)環(huán)境大氣的靜壓力；通氣槽101設(shè)置在殼體11和PCB組件12的上部分的結(jié)合處，即通氣槽101的敞開(kāi)端位于殼體11的上端面處；這只是其中一種實(shí)現(xiàn)方式而已，只要滿足非迎風(fēng)面的條件即可，因此不能因此認(rèn)為該實(shí)現(xiàn)方式限制本技術(shù)方案的保護(hù)范圍。其中，所述的第二氣壓傳感器122是裸露在大氣環(huán)境中，具體來(lái)說(shuō)是裸露于殼體11，鑒于能夠接觸環(huán)境中的大氣，使用的時(shí)候第二氣壓傳感器122迎著氣流面，其感應(yīng)的絕對(duì)壓力將增大，此時(shí)便可得到靜壓氣室100和外界流動(dòng)氣體的絕對(duì)壓力之差不為零，便得到了氣體流動(dòng)的微弱壓力；并且整個(gè)裝置耗電在微安級(jí)，體積也非常小。

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，貼裝小板125集成無(wú)線傳輸模塊129，該無(wú)線傳輸模塊129連接所述控制器123用于傳輸氣壓差信號(hào)，該無(wú)線傳輸模塊129被設(shè)置在貼裝小板125上，該貼裝小板125的尺寸小于印刷電路基板124的大端的外形尺寸。具體的，該貼裝小板125被貼裝在該印刷電路基板124的大端，用郵票口緊密貼合。該技術(shù)，能夠保證PCB組件12的緊湊，減小體積。

本技術(shù)方案中，可以不使用存儲(chǔ)功能，得到的氣壓差信號(hào)將經(jīng)過(guò)控制器123處理后由無(wú)線傳輸模塊129傳輸數(shù)據(jù)，這樣能夠更好降低功耗、體積等。當(dāng)然，為了增加功能，PCB組件12還可以包括存儲(chǔ)模塊，該存儲(chǔ)模塊連接至所述控制器123實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

為了實(shí)現(xiàn)PCB組件12的封閉，殼體11的敞開(kāi)端安裝有上蓋13，用于將所述PCB組件12封閉于殼體11內(nèi)部，該上蓋13的厚度取1mm。由于PCB組件12涉及的是電子元器件，尤其是精密的元器件，因此不能收到外界的污染，故而通過(guò)上蓋13將PCB組件12封閉。上蓋13可以采用塑料材料制備，當(dāng)然，該塑料材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛性，避免在使用過(guò)程中發(fā)生過(guò)多的形變而擠壓PCB組件12最終損壞電子元器件以及氣壓傳感器，例如PA、PPS。另外，上蓋13也可以部分采用金屬材料制備，在制備的時(shí)候，只是部分上蓋13采用金屬材料，如附圖中上蓋13的下半部分，靠近無(wú)線傳輸模塊129的上蓋13部分則采用塑料材料，因?yàn)槿绻捎媒饘俨牧现苽渖仙w13會(huì)對(duì)無(wú)線傳輸模塊129的發(fā)射產(chǎn)生屏蔽作用；上蓋13的金屬部分可以采用鋼材，能夠避免在使用過(guò)程發(fā)生過(guò)多的腐蝕。

應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例中，上蓋13和PCB組件12之間存在第一間隙14。該第一間隙14存在是必要的。因?yàn)樵谑褂玫倪^(guò)程中，上蓋13或多或少會(huì)產(chǎn)生形變而擠壓PCB組件12，尤其對(duì)于第二氣壓傳感器122，其采用的是精密的傳感器，其檢測(cè)端與風(fēng)口結(jié)構(gòu)112接觸，若PCB組件12被擠壓時(shí)，極其容易擠壓第二氣壓傳感器122并損壞。該第一間隙14可以采用0.5-3mm的范圍值。

風(fēng)口結(jié)構(gòu)112的末端連通至所述第二氣壓傳感器122用于將被測(cè)氣體引導(dǎo)至該第二氣壓傳感器122的測(cè)試端。

風(fēng)口結(jié)構(gòu)112位于迎風(fēng)面一側(cè)，流過(guò)的大氣進(jìn)入該風(fēng)口結(jié)構(gòu)112。該風(fēng)口結(jié)構(gòu)112的末端緊密貼合所述第二氣壓傳感器122，因此，經(jīng)過(guò)風(fēng)口結(jié)構(gòu)112后的流動(dòng)大氣將會(huì)被該第二氣壓傳感器122檢測(cè)到其動(dòng)壓力。

詳細(xì)的，參見(jiàn)圖3，風(fēng)口結(jié)構(gòu)112具有相互貫穿的前端1121、通風(fēng)道1122和后端1123，所述前端1121與大氣接觸用于讓大氣進(jìn)入通風(fēng)道1122流動(dòng)至后端1123，所述后端1123與第二氣壓傳感器122緊密貼合，該第二氣壓傳感器122能夠檢測(cè)大氣動(dòng)壓力。通風(fēng)道1122包括與前端1121連通的第一通風(fēng)道01和與后端1123連通的第二通風(fēng)道02，其中該第一通風(fēng)道01最窄處的橫截面尺寸大于第二通風(fēng)道02最大處的橫截面尺寸。這樣能夠保證進(jìn)入了通風(fēng)道1122后的大氣被放大，即流速增大。即在本實(shí)施例中，通風(fēng)道1122保證靠近前端1121部分的橫截面的尺寸要大于靠近末端1123部分的橫截面尺寸，只要滿足這個(gè)條件，該通風(fēng)道1122可以設(shè)計(jì)成不同的形狀。優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，所述第一通風(fēng)道01為由與第二通風(fēng)道02連接處向前端1121擴(kuò)口的擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，即為喇叭口，其中靠近前端1121部分為大端；而所述第二通風(fēng)道02設(shè)置為圓柱形結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)保證所述第二氣壓傳感器122被收容于所述第二通風(fēng)道02內(nèi)；具體的，所述第一通風(fēng)道01。詳細(xì)的，所述第一、二氣壓傳感器121、122采用MEMS傳感器，具有高精密度，在同一海拔高度上，得到的絕對(duì)氣壓值相等，兩者之差為零，保證精確檢測(cè)；作為一種實(shí)施方式，該第一、二氣壓傳感器121、122的選用，滿足24位數(shù)字輸出，功耗低至10μA，高分辨率。

綜述，本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過(guò)采用兩個(gè)物理特性相同的氣壓傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)氣體的動(dòng)壓力和被測(cè)氣體所在地的靜壓力，并得到該動(dòng)壓力和靜壓力的壓力差值。其中，該兩個(gè)氣壓傳感器采用現(xiàn)有的精密傳感器。通過(guò)該方案，可以形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的氣壓差獲取芯片或者裝置，以此滿足不同的生產(chǎn)、使用需求，尤其是可以作為導(dǎo)航系統(tǒng)的定位裝置。兩個(gè)氣壓傳感器中一個(gè)經(jīng)氣路接入被測(cè)氣體，另一個(gè)經(jīng)氣路仍然在當(dāng)?shù)卮髿鈮涵h(huán)境下，因此此時(shí)得到的氣壓差便是被測(cè)氣體的附近氣體的的壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的大氣壓之差。利用此原理可用來(lái)檢測(cè)環(huán)境風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和暖通空調(diào)管路風(fēng)壓等。

根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。