压力测量模块和压力测量装置的制作方法
未命名
09-29
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1.本技术涉及压力传感器技术领域,具体来说,是一种具有压力传感器的压力测量模块,以及具有该压力测量模块的压力测量装置。
背景技术:
2.基于半导体技术的压力传感器具有体积小、测量精度高等优点,被广泛地应用在高精度压力仪表、压力校验仪、压力控制器等压力计量检测设备中,一般的,传感器芯体的尺寸可以在几毫米或者更小。
3.一般的,传感器芯体具有至少一个感压面,以压阻式压力传感器为例,传感器芯体的感压面上分布有4个电阻条,形成惠更斯通路桥,工作过程中,当待测压力施加于感压面上时,感压面的形状会发生变化,对应的,惠更斯通路桥的电阻平衡被打破,产生相应的压力电信号,一般的,压力电信号可能是毫伏量级或者更小,为了对这样的压力电信号进行测量,需要经过处理电路进行处理,处理电路可能包括放大电路、模数转换电路等电路以及电子元器件。
4.现有技术中,为了实现压力电信号从传感器芯体到处理电路的传递,一般采用金线连接实现,由此产生问题:如果将处理电路配置在距离传感器芯体较近的位置,一方面,处理电路上的元器件较多,特别是在高精密测量方面,还需要考虑电磁干扰、静电等多方面问题,很难在前述尺寸下完成布置,另一方面,即使在较小的尺寸小完成了相关电路的密集布置,电子元器件的发热也会直接对距离较近的传感器芯体造成影响,产生温度漂移,影响测量精确度;如果将处理电路配置在距离传感器芯体较远的位置,则金线的成本会非常高,同时,较长的极细引线结构会产生较大的引线失效风险。
技术实现要素:
5.要解决的技术问题:若信号处理单元距离传感器芯体较近,则会带来布置和温度影响,若信号处理单元距离传感器芯体较远,又会带来引线问题,如何兼顾地同时解决上述两个问题。
6.一种压力测量模块,包括压力测量部和信号处理部;
7.所述压力测量部包括测量底座和传感器芯体,所述测量底座的第一端设有第一感压腔,所述第一感压腔用于获取负载待测压力的压力介质,所述传感器芯体固设于所述测量底座中,所述传感器芯体的第一感压面连通于所述第一感压腔,所述传感器芯体的第二感压面连通于第二感压腔,所述传感器芯体根据所述第一感压面和所述第二感压面的压力产生压力电信号,所述测量底座的第二端设有测量安装位和测量限位块,卡簧件适配固设于所述测量限位块;
8.所述信号处理部包括测量转接板、信号处理单元和处理底座,所述测量转接板设置于所述测量安装位,所述卡簧件和所述测量安装位从相反方向抵接于所述测量转接板,所述信号处理单元固设于所述处理底座,所述处理底座的第一端固定连接于所述测量底座
的第二端,所述测量转接板电连接于所述传感器芯体,所述信号处理单元电连接于所述测量转接板,所述信号处理单元用于对所述压力电信号进行处理。
9.优选或者进一步优选的,所述处理底座还固设有干燥单元,所述干燥单元连通于所述信号处理单元,用于对所述信号处理单元的周围环境进行干燥;所述处理底座的一侧设有信号处理腔,所述信号处理单元固设于所述信号处理腔内,所述处理底座在所述信号处理腔的周向形成包围结构,所述处理底座的另一侧设有所述干燥单元,所述干燥单元的干燥方向至少部分背对于所述信号处理腔。
10.优选或者进一步优选的,所述测量转接板通过第一引线结构电连接于所述传感器芯体,所述信号处理单元通过第二引线结构电连接于所述测量转接板,所述第一引线结构不同于所述第二引线结构。
11.优选或者进一步优选的,所述第一引线结构包括键合线,所述第二引线结构包括柔性电路板。
12.优选或者进一步优选的,所述传感器芯体包括压敏层和基底层,所述压敏层的第一侧形成所述第一感压面,所述压敏层在所述第一感压面周围键合连接于所述基底层,所述压敏层的第二侧形成所述第二感压面和压敏输出端,所述压敏输出端电连接于所述测量转接板。
13.优选或者进一步优选的,所述测量底座的第二端设有芯体安装槽,所述芯体安装槽的周向轮廓大于所述传感器芯体的周向轮廓,支撑引压管的一端固定连接于所述测量底座,所述支撑引压管的另一端固定连接于所述基底层,使,至少部分所述传感器芯体固设于所述芯体安装槽内,且所述传感器芯体和所述测量底座之间存在间隙。
14.优选或者进一步优选的,所述的所述传感器芯体的第一感压面连通于所述第一感压腔,包括,所述基底层内置基底引压通道,所述基底引压通道的一端连通至所述第一感压面,所述支撑引压管内置支撑引压通道,所述支撑引压通道的一端连通至所述基底引压通道,所述支撑引压通道的另一端连通于所述第一感压腔。
15.优选或者进一步优选的,所述测量底座的第一端还设有波纹膜片,所述波纹膜片和所述传感器芯体之间形成所述第一感压腔,所述测量底座中设有充液管路,所述充液管路的一端连通于所述第一感压腔,所述充液管路的另一端连通至所述测量底座的表面,所述充液管路内设有密封结构,使所述第一感压腔在充入液体压力介质后密封。
16.优选或者进一步优选的,所述波纹膜片具有较大的周向轮廓,所述传感器芯体具有较小的周向轮廓。
17.优选或者进一步优选的,所述波纹膜片和所述测量底座的第一端端面的距离小于或者等于3毫米。
18.优选或者进一步优选的,所述第一感压面的径向长度小于1厘米,所述波纹膜片的径向长度不小于所述第一感压面的3倍。
19.优选或者进一步优选的,所述测量底座至少部分为金属,且具有相对较高的强度和相对较低的弹性,所述处理底座至少部分为绝缘塑料,且具有相对较低的强度和相对较高的弹性。
20.优选或者进一步优选的,所述的所述处理底座的第一端固定连接于所述测量底座的第二端,包括,所述处理底座和所述测量底座卡接固定。
21.优选或者进一步优选的,所述的所述信号处理单元固设于所述处理底座,包括,所述处理底座和所述信号处理单元卡接固定。
22.优选或者进一步优选的,所述的所述处理底座和所述测量底座卡接固定,包括,
23.所述处理底座和所述测量底座的中的一个设有沿周向分布的底座限位槽,另一个设有相适配的底座限位凸起,所述底座限位凸起适配插接于所述底座限位槽,用于限制所述处理底座和所述测量底座的轴向相对运动;
24.所述处理底座在所述测量限位块的侧面设有周向限位凸起,用于限制所述处理底座和所述测量底座的周向相对转动。
25.优选或者进一步优选的,所述测量限位块有至少两个,且分布于所述测量安装位的安装位周向边缘,所述测量限位块之间形成至少两个测量限位口,所述测量限位口位于所述安装位周向边缘。
26.优选或者进一步优选的,所述的卡簧件适配固设于所述测量限位块,包括,至少两个所述测量限位块上形成卡簧限位槽,所述卡簧限位槽的槽口方向垂直或者相反于所述测量安装位的朝向,所述卡簧件适配卡接于所述卡簧限位槽内,部分所述卡簧件分布于所述测量限位口。
27.优选或者进一步优选的,所述的所述测量转接板设置于所述测量安装位,包括,至少部分所述测量转接板的周向轮廓适配于所述安装位周向边缘,部分所述测量转接板设置于所述测量限位口。
28.优选或者进一步优选的,所述的所述卡簧件和所述测量安装位从相反方向抵接于所述测量转接板,包括,位于所述测量限位口的所述卡簧件抵接于所述测量转接板的一侧,至少部分所述测量安装位抵接于所述测量转接板的另一侧。
29.进一步优选的,所述测量连接板具有第一厚度,所述卡簧件到所述测量安装位具有第一距离,所述第一厚度大于所述第一距离,使,至少在安装过程中,所述卡簧件和所述测量转接板之间过盈连接。
30.进一步优选的,所述至少两个测量限位口在所述安装位周向边缘的分布角度不小于180
°
。
31.一种压力测量装置,包括前述的压力测量模块及其优选或者进一步优选的方案,还包括装置引压部、装置安装部和装置输出部;
32.所述压力测量模块至少部分固设于所述装置安装部内侧,测量底座接触连接于所述装置安装部,信号处理单元的接地端电连接于所述装置安装部;
33.所述装置引压部包括装置引压管,所述装置引压部至少在部分位置密封连接于所述测量底座,使,第一感压腔密封隔离于所述测量底座的第二端,所述装置引压管的一端连通于所述第一感压腔,所述装置引压管的另一端用于获取负载待测压力的压力介质;
34.所述装置输出部设置于处理底座的第二侧,所述装置输出部电连接于所述信号处理单元,用于输出所述信号处理单元的处理信号。
35.有益效果:
36.通过卡簧件将测量转接板固设在测量底座,实现了测量转接板的无螺纹固定,通过测量转接板,一方面可以实现传感器芯体的可靠引线连接,另一方面,也不会对传感器芯体带来布置或者温度影响。
附图说明
37.图1为示例的压力传感器模块的结构示意图。
38.图2为示例的测量底座和测量转接板的结构示意图。
39.图3为示例的压力传感器模块的剖视示意图(侧视)。
40.图4为示例的压力测量装置在测量转接板附近的剖视示意图(俯视)。
41.图5为示例的压力测量装置的剖视示意图(侧视)。
42.附图标记:
43.100、测量底座,101、测量底座第一端,102、测量底座第二端,103、底座限位槽,110、第一感压腔,120、第二感压腔,130、测量安装位,140、测量限位块,141、测量限位口,142、卡簧限位槽,150、卡簧件,160、芯体安装槽,170、支撑引压管,171、支撑引压通道,180、波纹膜片,190、充液管路,191、充液管路的密封结构,200、传感器芯体,201、第一感压面,202、第二感压面,210、压敏层,220、基底层,221、基底引压通道,310、测量转接板,320、信号处理单元,330、柔性电路板,400、处理底座,401、处理底座第一端,402、处理底座第二端,403、底座限位凸起,404、周向限位凸起,405、固定卡扣,410、干燥单元,420、信号处理腔,500、装置引压部,501、装置密封连接部,502、第一螺纹固定区,510、装置引压管,600、装置安装部,601、第二螺纹固定区,700、装置输出部。
具体实施方式
44.以下基于实施例对本技术的技术方案进行描述,但是本技术的技术方案并不仅仅限于这些实施例,在下文对技术方案的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分,需要理解的是,这些细节部分并非是对本技术保护范围的限制,对本领域技术人员来说,没有这些细节部分的描述也可以完全理解本技术,还可以理解得到这些细节部分基于现有技术的非创造性变形、显而易见的变化、惯用技术手段的替代等。
45.除非和方案解决技术问题的思路相悖,否则应当理解为,本实施例给出的单数形式的实现方案都说明了它们的复数形式的实现方案。
46.本实施例中,涉及轴向和周向方向,一般是以压力测量模块的轴向和周向来确定的,一些情况下,如果压力测量模块是一个柱体(这个柱体可能并非径向一致的),则可以根据该柱体结构确定轴向,一些情况下,如果压力测量模块是一个矩体(即可能存在多个轴的情况下),则设定测量底座第一端101到测量底座第二端102的方向为轴向,一些情况下,如果前述两种情况都不能确定轴向,则设定垂直于测量底座第二端102端面的方向为轴向;基于轴向方向可以确定周向,所谓的周向即为绕柱体外周的方向,周向方向和轴向方向相互垂直;进一步的,本实施例中,不同部件的轴向方向相同,可以同轴也可以不同轴。
47.本实施例中,描述形状时,如果用标准形状去描述某个结构,除非特别声明的,该标准形状是指该结构的整体,即一些情况下,该结构即为该标准形状,另一些情况下,该结构整体为该标准形状,但在部分位置存在变形,应当理解的是,如果这种变形不影响标准形状下,该结构在解决技术问题中所发挥的作用,则这种变形属于等同技术特征。
48.本实施例中,对于固定连接关系,如果没有额外限定,则应当理解为适用于现有技术任意可行的固定连接手段,如果存在额外限定,则固定连接手段受限于该额外限定。
49.本实施例中,如果同一方案中存在a电连接于b,b电连接于c,则应当认为,a和c也
存在电连接关系,且这一电连接关系是通过b实现的,电性连接关系中,b位于a和c之间。
50.本实施例中,a连通于b,表示a和b之间存在连通关系,压力可以从a传递到b,a和b之间的连通手段可以是能够实现该目的的任意现有技术或者现有技术的组合,a的一端连通至b,表明a和b之间存在连通关系,或者a的该端和b直接连通,或者a的该端通过专用管路和b连通,在连通关系上,a的该端相对于a的其它部分更接近于b。
51.本实施例中,键合线专用于半导体传感器引线连接的线材,一般的,键合线应当具有较高的导电率,同时还相对较软,即在和传感器芯体建立连接时,尽可能避免引入应力,此外,较优情况下,例如考虑到连接可靠性问题,键合线还应当具有较高的可靠性,常见的键合线的材料为金线(如背景技术所述),一些情况下,也可以用铜线、镀钯铜线、银合金线等低成本的材料进行替代,需要说明的是,由于键合线的特别要求,非半导体传感器芯体领域的引线一般不适用于键合线。
52.如图1至图5所示,本实施例给出了一种压力测量模块,包括压力测量部和信号处理部。
53.本实施例所述的压力测量模块可以是一个独立的模块结构,也可以是某个压力测量装置中的一部分,一些情况下,压力测量模块可以独立进行工作,另一些情况下,压力测量模块需要结合外部支持(例如电源等)进行工作。
54.压力测量部包括测量底座100和传感器芯体200。
55.一些情况下,测量底座100可以是一个一体成型的结构件,一些情况下,测量底座100也可以由两个或者更多材质相同或者相近的结构件组成,一些情况下,测量底座100可以由主体结构和一些附加结构组成,主体结构的材料为本实施例所主要关注,一般的,测量底座100可以是不锈钢或者类似材质,它具有相对较高的抗压强度,可以支持mpa级的待测压力施加,它还具有抗氧化性和导电特性,基于前述技术要求,测量底座100也可以选择其它现有技术材料,此处不再一一进行列举。
56.本实施例所述的传感器芯体200是基于半导体技术制造所得,以压阻式压力传感器为例,其传感器芯体200的尺寸可以只有几毫米或者更小,一些情况下,传感器芯体200的某个尺寸(例如轴向长度)可以达到1厘米或者略多,一些情况下,传感器芯体200根据具体的应用场景,可以制造的略大,即使此种场景下,可以理解的,传感器芯体200的尺寸也不会出现量级上的变化,即传感器芯体200的尺寸至多在几厘米范围且受限于特定工作场景。
57.测量底座100的第一端101设有第一感压腔110。
58.一些情况下,如图示的,测量底座100具有相反设置的测量底座第一端101和测量底座第二端102,其中,如果待测压力是由下至上方向传递至测量底座100的,则测量底座第一端101位于测量底座100的下部,测量底座第二端102位于测量底座100的上部,可以理解的是,本实施例所述的测量底座第一端101和测量底座第二端102不仅包括所指位置的端面,还包括该端面附近的结构,即本实施例所指的为端部结构;另一些情况下,测量底座第一端101和测量底座第二端102可以是相互垂直的端面所对应的端部,再一些情况下,测量底座第一端101和测量底座第二端102可以是某个结构同一端面的不同位置所对应的端部。
59.第一感压腔110用于获取负载待测压力的压力介质。
60.一些情况下,第一感压腔110可以是密封结构,且可以进行压力传递,若如此做,第一感压腔110内可以预置一定的压力介质,当负载压力传递过来时,该预置的压力介质进行
压力传递,但压力介质和外部一般不进行交换,另一些情况下,第一感压腔110也可以是开放结构,若如此,则压力传递是通过外部介质进入来实现的,即第一感压腔110在工作过程中可能会和外部进行压力介质的交换;一些情况下,测量底座100可能是某个结构的一部分,即测量底座第一端101位于某个结构的中部。
61.传感器芯体200固设于测量底座100中。
62.测量底座100中会形成一个可供设置传感器芯体200的结构,例如本实施例中的芯体安装槽160,还可以是腔或者其它类似的容纳结构,一些情况下,传感器芯体200和容纳它的空间可以存在接触连接关系或者固定连接关系,另一些情况下,例如本实施例中给出的,传感器芯体200可能是由某个支撑固定结构所固定,则此时,传感器芯体200和容纳它的空间可能并不接触;需要说明的是,部分传感器芯体200固设于测量底座100中,从而使的整个传感器芯体200相对于测量底座100处于位置固定状态以属于本实施例的等同示例情况。
63.传感器芯体200的第一感压面201连通于第一感压腔110,传感器芯体200的第二感压面202连通于第二感压腔120,传感器芯体200根据第一感压面201和第二感压面202的压力产生压力电信号。
64.传感器芯体200一般包括一个压敏区域,一般的,压敏区域可以是薄膜或者其它类似结构,当待测压力通过压力介质施加于压敏区域时,压敏区域会产生形变或者其它类似变化,进而导致,压敏区域所产生的电信号发生变化,待测压力不同,压敏区域的变化不同,相应的电信号也不同,故可以根据该电信号对待测压力进行表征,该电信号也可称之为压力电信号。
65.本实施例所述的传感器芯体200具有第一感压面201和第二感压面202,一般的,第一感压面201和第二感压面202可以相对设置,一些情况下,第一感压面201和第二感压面202也可以存在其它设置方式,传感器芯体200根据第一感压面201和第二感压面202的相对压力产生前述的压力电信号。
66.本实施例中,待测压力会传递至第一感压腔110的压力介质当中,而第一感压腔110连通于第一感压面201,因此,第一感压面201相当于在对待测压力进行测量,根据传感器芯体的测量压力类型不同,如果是绝压压力,则第二感压面202所连通的第二感压腔120是一个真空的腔室,如果是表压压力,或者,第二感压腔120可以直接连通到外部大气,此时,第二感压腔120可以相当于第二感压面202和外部大气之间的管路,或者,第二感压腔120可以是一个标准大气压模块(充入标准大气压的恒压模块),通过连通关系,第二感压面202可以接触该标准大气压,如果是差压压力,则第一感压腔110连通的是差压压力中的一个,第二感压腔120连通的是差压压力中的另一个,一些情况下,可以认为第一感压腔110连通于待测压力,第二感压腔120连通或者形成参考压力
67.测量底座100的第二端102设有测量安装位130和测量限位块140,卡簧件150适配固设于测量限位块140。
68.一些情况下,测量安装位130可以理解为测量底座第二端102的全部或者部分端面,另一些情况下,如果在该端面上存在一些限位结构,如果这些限位结构是阻止测量转接板310继续向测量底座第二端102移动的结构,则应当认为此类限位结构也是测量安装位的一部分。
69.测量安装位130构成测量底座第二端102的一部分,测量限位块140构成测量底座
第二端102的另一部分,一些情况下,测量安装位130和测量限位块140可以存在部分重合,一些情况下,测量安装位130、测量限位块140和测量底座100的本体可以是一体成型,一些情况下,全部或者部分测量安装位130可以是分体制造再固定连接于测量底座100,一些情况下,全部或者部分测量限位块140可以是分体制造再固定连接于测量底座100。
70.卡簧件150,即卡簧或者由卡簧为主体形成的结构件,可以为c形、u形、不封闭的环形或者其它类似形状,分布角度超过180
°
且未达到360
°
的结构,结构周向延伸形态可以是弧、直线段或者其它形式,且在部分细节位置可以存在变形,一般的,卡簧件150采用具有一定弹性的材料(例如弹簧钢)制成,本实施例中配合固设卡簧件150的结构为测量限位块140,卡簧件150的工作原理如下:情况之一,测量限位块140形成一个柱状体,该柱状体的周向轮廓可以是c形、u形、环形或者其它类似形状(为了便于描述,本段中后续描述用环形代指此处各种可能情况),沿着柱状体的外周形成一圈一圈或者近似一圈的槽,此时,该槽的分布成前述环形,卡簧件150在松弛状态下的周向轮廓也为前述环形,且卡簧件150的周向轮廓略小于槽的周向轮廓,安装过程中,通过对卡簧件150的两个端点进行撑开,可以将卡簧件150的周向轮廓扩大,此时,卡簧件150处于张紧状态,将卡簧件150套放到前述环形槽内,由于卡簧件150存在弹性,因此它会紧箍在前述环形槽结构中,从而和测量限位块140形成适配固定的连接关系,由于卡簧件150具有一定的宽度,即会形成一个超出槽的凸起,因此,当其它结构沿着测量限位块140的外侧边缘移动时,会被卡簧件150阻碍,从而不能继续移动,达到限位固定的技术效果,情况之二,测量限位块140环形分布,这一环形分布可以是由一个测量限位块140形成的,也可以是由多个测量限位块140配合形成的,当存在多个测量限位块140共同配合时,各测量限位块140整体分布呈环形即可,测量限位块140在其环形分布的内侧形成环形分布的槽,卡簧件150在松弛状态下的周向轮廓大于前述环形分布的槽,安装过程中,通过对卡簧件150的两个端点进行收小,可以将卡簧件150的周向轮廓缩小,此时,卡簧件150处于张紧状态,将卡簧件150套放到前述环形分布的槽内,由于卡簧件150存在弹性,因此它会紧箍环形分布的槽结构,从而和测量限位块140形成适配固定的连接关系,由于卡簧件150具有一定的宽度,即会形成一个超出槽的凸起,因此,当其它结构沿着测量限位块140的内侧边缘移动时,会被卡簧件150阻碍,从而不能继续移动,达到限位固定的技术效果。
71.信号处理部包括测量转接板310、信号处理单元320和处理底座400,信号处理单元320用于对压力电信号进行处理。
72.测量转接板310,可以是一个印制电路板或者其它类似的绝缘的、板形状的结构,测量转接板310上可以只有转接电路,没有其它电子元器件,也可以配置诸如电容等器件,这些器件并不对电信号进行处理,仅是用于减少电磁干扰、消除静电等非处理作用,还可以配置诸如放大电路等简单电路(不改变信号类型),此类电路基本不会产生发热等问题,本质上也没有对压力电信号进行改变,只是用于信号更好地传递。
73.信号处理单元320,可以包括放大电路、基准信号器件、模数转换电路等,进一步的,还可以包括单片机等处理器件、数模转换电路、配电电路等,具体来说,信号处理单元320可以有如下作用:如果传感器芯体200的工作需要电源供电,信号处理单元320可以配置器件,将外部电源转换为可供传感器芯体200使用的电源信号,再通过电连接关系传递给传感器芯体200,放大电路可以对传感器芯体200的压力电信号进行放大处理,基准信号器件
可以为模数转换/数模转换提供参考电压/参考电流等基准电信号,模数转换电路可以对压力电信号(如果有放大电路则为放大之后的压力电信号)进行模数转换,从而得到压力电信号的数值(数字信号),数模转换电路可以根据数字信号(来源于单片机、模数转换电路等)进行处理,从而根据传感器芯体200的压力电信号的数值,生成存在对应关系的、特定信号范围的模拟电信号(例如4-20毫安,0-5伏等);总之,信号处理单元320可以对压力电信号进行处理,将之转换为可供使用的数字信号/过程信号。
74.处理底座400,可以是金属材料,例如不锈钢等,也可以是工程塑料等具有一定刚性的材料,处理底座400和测量底座100是两个分体结构,二者至少部分分体存在。
75.测量转接板310设置于测量安装位130,卡簧件150和测量安装位130从相反方向抵接于测量转接板310。
76.结合前述描述可知,基于卡簧件150的特性,当卡簧件150适配固定于测量限位块140时,其即处于一个固定位置,不会因为轴向方向的受力而发生变化,在此基础上,由于测量限位块140和测量安装位130都设置在测量底座第二端102,因此,测量限位块140和测量安装位130的相对位置是固定的,也就是卡簧件150和测量安装位130的位置是相对固定的。
77.测量转接板310位于卡簧件150和测量安装位130之间,一种情况下,这一位于之间的形态可能是在连续空间实现的,例如,在一条轴线上,卡簧件150、测量转接板310以及测量安装位130依次布置,另一种情况下,这一位于之间的形态可能是通过测量转接板310的结构在分散空间实现的,例如,测量转接板310具有第一侧和第二侧,测量转接板310在其第一侧的至少一处位置接触于卡簧件150,测量转接板310在其第二侧的至少一处位置接触测量安装位130;进一步来说,测量转接板310、卡簧件150和测量安装位130之间并非简单的接触连接,而是抵接,可以实现抵接的手段包括但不限于过盈等,此时,测量转接板310相当于被抵接位置处的卡簧件150和测量安装位130所“夹紧”,由于卡簧件150和测量安装位130的位置是相对固定的,也就实现了测量转接板310的固定,且这一过程无需螺钉固定等其它固定手段参与。
78.信号处理单元320固设于处理底座400,处理底座400的第一端401固定连接于测量底座100的第二端102。
79.由于信号处理单元320固定连接于处理底座400,因此二者的相对位置固定不变,进一步的,由于处理底座400固定连接于测量底座第二端102,因此信号处理单元320和测量底座第二端102的相对位置固定不变,进一步的,由于测量转接板310被固定于测量安装位130,也就是测量底座第二端102,因此,信号处理单元320和测量转接板310的相对位置固定不变。
80.测量转接板310电连接于传感器芯体200,信号处理单元320电连接于测量转接板310。
81.基于前述固定连接关系,测量转接板310和传感器芯体200之前,可以采用金线等专用于连接传感器芯体200的电连接手段来实现,一方面,由于测量转接板310固设于测量底座100,测量转接板310和传感器芯体200的距离较近,引线成本相对较低,引线失效风险相对较小,另一方面,由于测量转接板310上并没有发热或者其它产生干扰因素的电子元器件,也就不会对传感器芯体200以及压力电信号造成不利影响。
82.本实施例的一些情况下,处理底座400还固设有干燥单元410,干燥单元410连通于
信号处理单元320,用于对信号处理单元320的周围环境进行干燥。
83.干燥单元410具有对其周围环境进行干燥的能力,一些情况下,干燥单元410可以内置干燥内芯,干燥内芯设置于干燥单元410内部,通过干燥内芯进行干燥,干燥单元410的外壳主要起支撑作用,一些情况下,干燥单元410可以配置有对水汽等具有吸附能力的干燥机构,通过吸附降低环境湿度并减少腐蚀性杂质,一些情况下,干燥单元410可以具有加热能力,通过加热促进周围环境的水汽等尽快挥发,降低环境湿度。
84.干燥单元410可以和信号处理单元320位于相同的腔室内,若如此做,则二者天然处于连通状态,一些情况下,干燥单元410也可以和信号处理单元320位于不同的腔室内,若如此做,则干燥单元410所处的腔室和信号处理单元320所处的腔室通过一个或者多个通道进行连通,以上连通方式可以使得干燥单元410和信号处理单元320之间的空气环境可以实现充分流通,进而使得,干燥单元410进行干燥工作时,可以消除信号处理单元320周围的水汽等要素,保持信号处理单元320持续处于干燥可靠的工作环境下。
85.进一步的,处理底座400的一侧设有信号处理腔420,信号处理单元320固设于信号处理腔420内,处理底座400在信号处理腔420的周向形成包围结构,处理底座400的另一侧设有干燥单元410,干燥单元410的干燥方向至少部分背对于信号处理腔420。
86.具体来说,处理底座400沿着轴向方向延伸,其中中部形成支撑结构,在该支撑结构的一侧形成信号处理腔420,信号处理腔420是由处理底座400形成的一个腔室,信号处理单元320固设于该信号处理腔420内,由于引线连接等需求,因此,信号处理腔420并不是密闭的腔室,同时,由于信号处理腔420是由处理底座400形成的,因此它天然地位于处理底座400的外轮廓之内;在前述支撑结构的另一侧固设有干燥单元410。
87.一般地,压力测量模块会被布置在某个压力测量装置之中进行工作的,也就是说,工作过程中,压力测量模块的外侧还会有一个类似于装置外壳的结构,在装置外壳压力测量模块之间存在间隙,对应到处理底座400,例如当处理底座400为圆柱体时,装置外壳所形成的是一个比处理底座400略大的腔室,处理底座400和装置外壳之间存在间隙,这些间隙之间相互连通。处于现场等恶劣工作环境时,由于装置外壳通常本身具有一定的密封效果,因此只有极少量的液体汽化进入到前述装置外壳之内,此时,一方面,由于信号处理腔420的存在,汽化物不能直接进入到信号处理单元320附近的空间,而是先处于前述间隙内,另一方面,由于干燥单元410的干燥方向至少部分背对于信号处理腔420,即干燥单元410的干燥方向至少部分朝向前述间隙方向,干燥单元410可以较早地在处理底座400的周围对前述汽化液体进行干燥处理。
88.本实施例前述进一步的方案的优势之一在于,将干燥单元410和信号处理单元320分开布置,给出了更可靠的支撑结构和更灵活的布置空间,同时,通过结构营造了汽化物的流通路径,并在路径之中利用干燥单元410对汽化物进行处理,提高了干燥效率。
89.本实施例的一些情况下,测量转接板310通过第一引线结构(由于键合线非常细小,故图中未示出)电连接于传感器芯体200,信号处理单元320通过第二引线结构330电连接于测量转接板,第一引线结构不同于第二引线结构。第一引线结构包括键合线,第二引线结构包括柔性电路板330。
90.一些情况下,传感器芯体200位于测量底座第二端102或者其附近,则测量转接板310和传感器芯体200之间通过键合线电连接,另一些情况下,传感器芯体200的出线位置位
于测量底座第一端101或者其附近,则测量底座100中可以设置接线柱,传感器芯体200通过键合线电连接于接线柱的一端,接线柱的另一端通过键合线电连接于测量转接板310。
91.较优情况下,测量转接板330和信号处理单元320之间可以通过柔性电路板330电连接,若如此做,则可以先完成电连接结构的设置,再将测量转接板330固定于测量底座100,将信号处理单元320固定于处理底座400,最后,在固定连接测量底座100和处理底座400时,利用柔性电路板330的特性完成电连接结构的位置调整,达到布置效果。
92.本实施例的一些情况下,传感器芯体200包括压敏层210和基底层220,压敏层210的第一侧形成前述的第一感压面201,压敏层210在第一感压面201周围键合连接于基底层220,压敏层210的第二侧形成第二感压面202和压敏输出端(由于压敏输出端非常小,故图中未示出),压敏输出端电连接于测量转接板310。
93.传感器芯体200,采用半导体技术进行制备,此时,传感器芯体200包括压敏层210和基底层220,压敏层210在其第一侧存在一个内凹的结构,从而形成一个薄膜,该薄膜可以根据待测压力的变化产生变化,进而产生压力电信号,压敏层210在该薄膜的第一侧形成第一感压面201,在该薄膜的第二侧形成第二感压面,压敏层210的内凹结构,也就是第一感压面201和基底层220之间形成一个腔室,该腔室内的压力也就是第一感压面201所感受的压力,第二感压面202所感受的压力即是其所处空间内的压力,压敏层210的压力电信号表征的是第一感压面201和第二感压面202的相对压力。
94.进一步的,测量底座100的第二端102设有芯体安装槽160,芯体安装槽160的周向轮廓大于传感器芯体200的周向轮廓,支撑引压管170的一端固定连接于测量底座100,支撑引压管170的另一端固定连接于基底层220,使,至少部分传感器芯体200固设于芯体安装槽160内,且传感器芯体200和测量底座100之间存在间隙。
95.测量底座第二端102形成芯体安装槽160,芯体安装槽160的槽口开设于测量底座第二端102的端面上,且槽体向测量底座100内侧延伸,芯体安装槽160的周向轮廓大于传感器芯体200的周向轮廓,二者可以是相同形状但大小不同的周向轮廓,也可以是形状和大小都不同的周向轮廓,传感器芯体200和芯体安装槽160的槽帮或者槽底没有直接连接关系,用于实现位置固设的,测量底座100还包括支撑引压管170,支撑引压管170可以和测量底座100一体,也可以是一个单独的部件,再固定连接到测量底座100上,一般的,支撑引压管170的外径小于传感器芯体200的尺寸,支撑引压管170的第一端固定连接于测量底座100,一些情况下,支撑引压管170的该端可以固定连接于芯体安装槽160的槽底或者槽帮,从而实现支撑引压管170和测量底座100的位置固定,支撑引压管170的另一端,也就是第二端固定连接于基底层220,由于基底层220和压敏层210键合固定,因此,支撑引压管170和传感器芯体200也实现了固定,同时,由于芯体安装槽160的周向轮廓大于传感器芯体200的周向轮廓,因此,在适当调整固定相对位置之后,可以将全部或者部分传感器芯体200固设于芯体安装槽160内,同时,除了支撑引压管170所在位置之外,传感器芯体200和芯体安装槽160之间没有其它接触连接关系,传感器芯体200和测量底座100之间也没有其它接触连接关系。
96.进一步的,前述的传感器芯体200的第一感压面201连通于第一感压腔110,包括,基底层220内置基底引压通道221,基底引压通道221的一端连通至第一感压面110,支撑引压管170内置支撑引压通道171,支撑引压通道171的一端连通至基底引压通道221,支撑引压通道171的另一端连通于第一感压腔110。
97.本实施例中的支撑引压管170具有两部分作用,其一,是将传感器芯体200的固定连接位置集中到基底层220的很小区域(也就是支撑引压管170和基底层220的连接位置),该区域远离压敏层210,从而尽可能或者消除了测量底座100等不同材质结构受热变形对传感器芯体200,特别是压敏层210的不良影响,其二,是实现了待测压力的传递。
98.在进一步示例当中,第二感压面202位于测量底座第二端102,相当于参考端压力,与之对应的,待测压力是从测量底座第一端101所进入测量底座100,因此,本示例给出了一种待测压力的传递方案,具体来说,首先,在基底层220中设置基底引压通道221,基底引压通道221的第一端在基底层220的第一端面形成开口,基底引压通道221的另一端,也就是第二端在基底220的第二端面露出并连通于第一感压面201(通过前述压敏层110内凹形成腔室),支撑引压管170内置支撑引压通道171,该支撑引压通道171是一个通孔结构,其中,在支撑引压管170和基底层220的连接位置处,支撑引压通道171的第二端连通于基底引压通道221,且支撑引压管170和基底层220在该连通位置的周围密封连接,确保压力传递的可靠,在支撑引压管170和测量底座100的连接位置处,支撑引压管170和位于测量底座100中的底座引压通道连通,且支撑引压管170和测量底座100在该连通位置的周围密封连接,确保压力传递的可靠,底座引压通道的一端在测量底座第一端101连通至前述的第一感压腔110,从而使得,待测压力在到达第一感压腔110之后,可以沿着底座引压通道(部分情况下,该底座引压通道可以全部或者部分被支撑引压通道171所替代)、支撑引压通道171、基底引压通道221,最终到达第一感压面201,实现基第一感压面201和第一感压腔110之间的压力连通,这整个连通路径可靠稳定。
99.本实施例的一些情况下,测量底座100的第一端101还设有波纹膜片180,波纹膜片180和传感器芯体200之间形成第一感压腔110,测量底座100中设有充液管路190,充液管路190的一端连通于第一感压腔110,充液管路190的另一端连通至测量底座100的表面,充液管路190内设有密封结构191,使,第一感压腔110在充入液体压力介质后密封。
100.本改进示例中,第一感压腔110和待测压力源仅压力连通,即仅允许待测压力传递到第一感压腔110,压力介质不再能进入到第一感压腔110,具体来说,测量底座100的第一端101还设有波纹膜片180,波纹膜片180的第一侧朝向待测压力的来源方向,波纹膜片180可以根据待测压力不同产生形变,波纹膜片180的第二侧和测量底座第一端101的端面之间存在间隙,从而形成第一感压腔110;工作状态下,第一感压腔110内充有液体压力介质,此处的液体压力介质可以是硅油或者其它类似介质,能够在工作温度下保持稳定,且一般为绝缘,工作状态下,波纹膜片180会根据待测压力产生形变,进而将待测压力传递到第一感压腔110中的液体压力介质,传感器芯体200对待测压力进行测量,即可产生相应的压力电信号。
101.为了实现前述结构,测量底座100中设有充液管路190,充液管路190的一端连通到第一感压腔110,充液管路190的另一端连通到测量底座100的表面,从而可以通过充液管路190向第一感压腔110内进行充液,一般的,在充液前会对第一感压腔110进行抽真空,再将液体压力介质充入到第一感压腔110,在液体压力介质充满之后,通过前述的密封结构191进行密封处理。
102.在进一步示例当中,波纹膜片180具有较大的周向轮廓,传感器芯体200具有较小的周向轮廓,从而使得,第一感压腔100可以更敏锐地对待测压力进行传递;进一步来说,第
一感压面201的径向长度小于1厘米,波纹膜片180的径向长度不小于第一感压面201的3倍。
103.在进一步示例当中,波纹膜片180和测量底座100的第一端101端面的距离小于或者等于3毫米,从而使得,第一感压腔100可以更敏锐地对待测压力进行传递。
104.本实施例的一些情况下,测量底座100至少部分为金属,且具有相对较高的强度和相对较低的弹性,处理底座400至少部分为绝缘塑料,且具有相对较低的强度和相对较高的弹性。形成测量底座100的材质可以是不锈钢或者类似材质,从而可以更好地承受待测压力,形成处理底座400的材质为绝缘体,故可以对信号处理单元320进行保护,同时,具有较好的弹性,因此,测量底座100和处理底座400之间可以卡接固定。
105.在进一步示例当中,前述的处理底座400的第一端401固定连接于测量底座100的第二端102,包括,处理底座400和测量底座100卡接固定。
106.在进一步示例当中,前述的信号处理单元320固设于处理底座400,包括,处理底座400和信号处理单元320卡接固定。
107.本实施例的一些情况下,前述的处理底座400和测量底座100卡接固定,包括,处理底座400和测量底座100的中的一个设有沿周向分布的底座限位槽103,另一个设有相适配的底座限位凸起403,底座限位凸起403适配插接于底座限位槽103,用于限制处理底座400和测量底座100的轴向相对运动;处理底座400在测量限位块140的侧面设有周向限位凸起404,用于限制处理底座400和测量底座100的周向相对转动。
108.本实施例的一些情况下,测量限位块140有至少两个,且分布于测量安装位130的安装位周向边缘,测量限位块140之间形成至少两个测量限位口141,测量限位口141位于安装位周向边缘。
109.本实施例的一些情况下,前述的卡簧件150适配固设于测量限位块140,包括,至少两个测量限位块140上形成卡簧限位槽142,卡簧限位槽142的槽口方向垂直或者相反于测量安装位130的朝向,卡簧件150适配卡接于卡簧限位槽142内,部分卡簧件150分布于测量限位口141。
110.本实施例的一些情况下,前述的测量转接板310设置于测量安装位130,包括,至少部分测量转接板310的周向轮廓适配于测量安装位周向边缘,部分测量转接板310设置于测量限位口141。
111.本实施例的一些情况下,前述的卡簧件150和测量安装位130从相反方向抵接于测量转接板310,包括,位于测量限位口141的卡簧件150抵接于测量转接板310的一侧,至少部分测量安装位130抵接于测量转接板310的另一侧。
112.本实施例的一些情况下,测量连接板310具有第一厚度,卡簧件150到测量安装位130具有第一距离,第一厚度大于第一距离,使,至少在安装过程中,卡簧件150和测量转接板130之间过盈连接。
113.本实施例的一些情况下,至少两个测量限位口141在安装位周向边缘的分布角度不小于180
°
。
114.本实施例还给出了一种压力测量装置,包括前述的压力测量模块(可以是任意示例或者任意示例的组合),还包括装置引压部500、装置安装部600和装置输出部700;压力测量模块至少部分固设于装置安装部600内侧,测量底座100接触连接于装置安装部600,信号处理单元320的接地端电连接于装置安装部600。装置引压部500包括装置引压管510,装置
引压部500至少在部分位置密封连接于测量底座100,使,第一感压腔110密封隔离于测量底座100的第二端102,装置引压管510的一端连通于第一感压腔110,装置引压管510的另一端用于获取负载待测压力的压力介质;装置输出部700设置于处理底座400的第二侧,装置输出部700电连接于信号处理单元320,用于输出信号处理单元320的处理信号。
115.下面,通过一种具体实现结构对本实施例的一些技术方案进行说明或者解释,为了便于描述,以图5中的上下方向为轴向方向。
116.压力测量装置,包括装置引压部500、装置安装部600、装置输出部700和压力传感器模块,各部件的大致位置为,装置引压部500位于整个压力测量装置的下部,装置安装部600位于整个压力测量装置的中部和上部,装置输出部700位于整个压力测量装置的顶部,压力传感器模块被固设于装置安装部600内侧。
117.装置引压部500的主要材质可以为不锈钢,装置引压部500的中部设有装置引压管510,装置引压管510的第一端向下延伸,并在装置引压部500的下端面形成开口,装置引压管510的第二端向上延伸,并在装置引压部500的上端面形成开口。
118.装置安装部600,也可以称之为安装部外壳,主要材质同样可以为不锈钢,装置安装部600的内侧形成一个上下贯通的腔室;其中,装置输出部700可以是通用连接器或者其它类似的连接接口,装置输出部700固设于装置安装部600的顶部,并在装置安装部600的顶部露出,通过装置输出部700可以对外输出信号。
119.装置引压部500的上部设有第一螺纹固定区502,螺纹固定区502的外侧形成外螺纹,与之对应的,装置安装部600的下部设有第二螺纹固定区601,第二螺纹固定区601的内侧形成相配合的内螺纹,第一螺纹固定区502和第二螺纹固定区601螺纹连接,使,装置引压部500和装置安装部600固定连接。
120.压力传感器模块包括测量底座100、传感器芯体200、测量转接板310、信号处理单元320以及处理底座400。
121.测量底座100的上部设有芯体安装槽160,芯体安装槽160的周向轮廓为正方形,测量底座100的中部设有测量底座通孔,测量底座通孔的下端连通到测量底座下端101的端面,形成开口,测量底座下端部101还设有波纹膜片180,波纹膜片180和测量底座下端101的端面之间为1毫米,波纹膜片180和测量底座下端部101之间形成第一感压腔110,支撑引压管170可以为不锈钢材质,支撑引压管170插入到测量底座通孔中,支撑引压管170的中部设有上下贯通的支撑引压通道171,支撑引压通道171的下端连通至第一感压腔110,支撑引压管170的上部向上延伸探入到芯体安装槽160。
122.传感器芯体200包括压敏层210和基底层220,压敏层210的中部的上端面形成第二感压面202,压敏层210的中部的下端面形成第一感压面201,基底层220的中部设有上下贯通的基底引压通道221,基底引压通道221的上端连通于第一感压面201,支撑引压管170的上部插入连接于基底引压通道221,且在连接位置处密封,支撑引压通道171的下端连通至基底引压通道221,从而一方面,将传感器芯体200固设于芯体安装槽160内,另一方面,将第一感压腔110的压力传递至第一感压面201。
123.传感器芯体200同轴固设于芯体安装槽160内,压敏层210和基底层220在水平面的投影为相同的正方形,压敏层210的正方形的边长小于芯体安装槽160的正方形的边长,传感器芯体200和芯体安装槽160的内侧壁之间存在间隙。
124.测量底座100的中部还设有充液管路190,充液管路190的一端在测量底座上端面102露出,充液管路190的另一端连通至第一感压腔110,从而方便硅油充入第一感压腔110内,在充入硅油之后,在充液管路190内布置密封结构,从而将一感压腔110形成一个密封腔室。
125.测量底座100的一处周向边缘和装置引压部500的周向边缘存在密封间隙,装置密封连接部501套设在该密封间隙中,安装状态下,测量底座100和装置引压部500在装置密封连接部501的位置处压紧密封。
126.测量转接板310固设于测量底座上端面102的测量安装位130,具体来说,测量安装位130的边缘设有3个测量限位块140,各测量限位块140基本上均匀分布在测量安装位130的周向边缘,测量限位块140的内侧,即朝向测量安装位130轴向中心的方向的一侧,形成卡簧限位槽142,卡簧限位槽142的位置略高于测量安装位130,卡簧限位槽142和测量安装位130之间的距离为第一距离;前述3个测量限位块140之间还形成了2个测量限位口141,2个测量限位口141在测量安装位130的边缘相对设置,测量转接板310适配设置在测量安装位130,测量转接板310的周向轮廓一部分适配于测量限位块140的内侧,另一部分伸出值测量限位口141内;松弛状态下,卡簧件150具有大于测量安装位130的周向轮廓的轮廓,且二者的轮廓形状大致相同,测量转接板310具有大于第一距离的第一厚度,在将测量转接板310布置到测量安装位130后,将卡簧件150卡接到卡簧限位槽142内,这一过程中,由于第一厚度大于第一距离,也就是测量转接板310的上表面略高于卡簧限位槽142的下边缘,因此,需要在安装过程中将卡簧件150和测量转接板310过盈接触,直至卡簧件150被布置到卡簧限位槽142内,此时,由于测量转接板310的存在,卡簧件150即使在疲劳状态下,也不会从卡簧限位槽142中脱出;如此设置之后,至少在测量限位口141的位置处,卡簧件150和测量安装位130从相反的方向将测量转接板310进行夹紧,从而使得,测量转接板310并不会在上下方向,也就是轴向方向进行移动,同时,由于测量转接板310插入到2个测量限位口141,因此,也被限制在周向转动,进而,将测量转接板310固设于测量安装位130。
127.传感器芯体200伸入到测量转接板310的中间,对应的,测量转接板310的中部设有开口,从而避免传感器芯体200和测量转接板310直接接触。
128.信号处理单元320整体为一个电路板结构,相关电子元器件设置在信号处理单元320上,处理底座400的一侧形成信号处理腔420,信号处理腔420的内侧设有4个固定卡扣405,对应的,信号处理单元320的相应位置处设有固定卡槽,该固定卡扣405卡接在信号处理单元320中,从而使得,信号处理单元320被固设于处理底座400上;处理底座400的另一侧固设有干燥单元410;信号处理单元320通过柔性电路板330电连接于测量转接板310,信号处理单元320通过柔性电路板电连接于装置输出部700;工作过程中,当负载待测压力的第一压力介质(可以是气体,也可以是液体)从装置引压管510进入,该第一压力介质从装置引压管510持续流动直至到达波纹膜片180,从而使得波纹膜片180根据待测压力发生变形,将待测压力传递至第一感压腔110内的第二压力介质,待测压力通过支撑引压通道171、基底引压通道221直至到达第一感压面201,与此同时,第二感压面202接触具有参考压力的第二感压腔120,因此,压敏层210会根据第一感压面201和第二感压面202的相对压力产生压力电信号,该压力电信号通过电连接传递至测量转接板310,进而通过柔性电路板330传递至信号处理单元320,信号处理单元对压力电信号进行处理,从而产生表征压力值的数字信号
或者过程信号,该处理后信号从柔性电路板传递至装置输出部700,再从装置输出部700输出到外部,实现压力测量。
129.用于对处理底座400和测量底座100进行固定,测量底座100上端102的外周设有底座限位槽103,与之对应的,处理底座400下端401的内周设有底座限位凸起403和周向限位凸起404,底座限位凸起403适配插接于底座限位槽103内,周向限位凸起404适配插接到测量限位块140的侧面,从而使得,一方面,处理底座400和测量底座100的轴向相对运动会被底座限位凸起403和底座限位槽103所阻止,另一方面,处理底座400和测量底座100的周向相对运动会被周向限位凸起404和测量限位块140所阻止,进而实现处理底座400和测量底座100的固定连接。
130.以上仅为本技术的优选实施例,在能够解决技术问题的基础上,本实施例的部分技术特征可以省略,或者变形为等同技术特征,对于本领域技术人员而言,本技术可以有各种改动和变化,凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征:
1.一种压力测量模块,其特征在于,包括压力测量部和信号处理部;所述压力测量部包括测量底座和传感器芯体,所述测量底座的第一端设有第一感压腔,所述第一感压腔用于获取负载待测压力的压力介质,所述传感器芯体固设于所述测量底座中,所述传感器芯体的第一感压面连通于所述第一感压腔,所述传感器芯体的第二感压面连通于第二感压腔,所述传感器芯体根据所述第一感压面和所述第二感压面的压力产生压力电信号,所述测量底座的第二端设有测量安装位和测量限位块,卡簧件适配固设于所述测量限位块;所述信号处理部包括测量转接板、信号处理单元和处理底座,所述测量转接板设置于所述测量安装位,所述卡簧件和所述测量安装位从相反方向抵接于所述测量转接板,所述信号处理单元固设于所述处理底座,所述处理底座的第一端固定连接于所述测量底座的第二端,所述测量转接板电连接于所述传感器芯体,所述信号处理单元电连接于所述测量转接板,所述信号处理单元用于对所述压力电信号进行处理。2.根据权利要求1所述的压力测量模块,其特征在于,所述处理底座还固设有干燥单元,所述干燥单元连通于所述信号处理单元,用于对所述信号处理单元的周围环境进行干燥;所述处理底座的一侧设有信号处理腔,所述信号处理单元固设于所述信号处理腔内,所述处理底座在所述信号处理腔的周向形成包围结构,所述处理底座的另一侧设有所述干燥单元,所述干燥单元的干燥方向至少部分背对于所述信号处理腔。3.根据权利要求1所述的压力测量模块,其特征在于,所述测量转接板通过第一引线结构电连接于所述传感器芯体,所述信号处理单元通过第二引线结构电连接于所述测量转接板,所述第一引线结构不同于所述第二引线结构;所述第一引线结构包括键合线,所述第二引线结构包括柔性电路板。4.根据权利要求1所述的压力测量模块,其特征在于,所述传感器芯体包括压敏层和基底层,所述压敏层的第一侧形成所述第一感压面,所述压敏层在所述第一感压面周围键合连接于所述基底层,所述压敏层的第二侧形成所述第二感压面和压敏输出端,所述压敏输出端电连接于所述测量转接板;所述测量底座的第二端设有芯体安装槽,所述芯体安装槽的周向轮廓大于所述传感器芯体的周向轮廓,支撑引压管的一端固定连接于所述测量底座,所述支撑引压管的另一端固定连接于所述基底层,使,至少部分所述传感器芯体固设于所述芯体安装槽内,且所述传感器芯体和所述测量底座之间存在间隙;所述的所述传感器芯体的第一感压面连通于所述第一感压腔,包括,所述基底层内置基底引压通道,所述基底引压通道的一端连通至所述第一感压面,所述支撑引压管内置支撑引压通道,所述支撑引压通道的一端连通至所述基底引压通道,所述支撑引压通道的另一端连通于所述第一感压腔。5.根据权利要求1所述的压力测量模块,其特征在于,所述测量底座的第一端还设有波纹膜片,所述波纹膜片和所述传感器芯体之间形成所述第一感压腔,所述测量底座中设有充液管路,所述充液管路的一端连通于所述第一感压腔,所述充液管路的另一端连通至所述测量底座的表面,所述充液管路内设有密封结构,使所述第一感压腔在充入液体压力介质后密封;所述波纹膜片具有较大的周向轮廓,所述传感器芯体具有较小的周向轮廓;
所述波纹膜片和所述测量底座的第一端端面的距离小于或者等于3毫米;所述第一感压面的径向长度小于1厘米,所述波纹膜片的径向长度不小于所述第一感压面的3倍。6.根据权利要求1所述的压力测量模块,其特征在于,所述测量底座至少部分为金属,且具有相对较高的强度和相对较低的弹性,所述处理底座至少部分为绝缘塑料,且具有相对较低的强度和相对较高的弹性;所述的所述处理底座的第一端固定连接于所述测量底座的第二端,包括,所述处理底座和所述测量底座卡接固定;所述的所述信号处理单元固设于所述处理底座,包括,所述处理底座和所述信号处理单元卡接固定。7.根据权利要求6所述的压力测量模块,其特征在于,所述的所述处理底座和所述测量底座卡接固定,包括,所述处理底座和所述测量底座的中的一个设有沿周向分布的底座限位槽,另一个设有相适配的底座限位凸起,所述底座限位凸起适配插接于所述底座限位槽,用于限制所述处理底座和所述测量底座的轴向相对运动;所述处理底座在所述测量限位块的侧面设有周向限位凸起,用于限制所述处理底座和所述测量底座的周向相对转动。8.根据权利要求1-7中任一项所述的压力测量模块,其特征在于,所述测量限位块有至少两个,且分布于所述测量安装位的安装位周向边缘,所述测量限位块之间形成至少两个测量限位口,所述测量限位口位于所述安装位周向边缘;所述的卡簧件适配固设于所述测量限位块,包括,至少两个所述测量限位块上形成卡簧限位槽,所述卡簧限位槽的槽口方向垂直或者相反于所述测量安装位的朝向,所述卡簧件适配卡接于所述卡簧限位槽内,部分所述卡簧件分布于所述测量限位口;所述的所述测量转接板设置于所述测量安装位,包括,至少部分所述测量转接板的周向轮廓适配于所述安装位周向边缘,部分所述测量转接板设置于所述测量限位口;所述的所述卡簧件和所述测量安装位从相反方向抵接于所述测量转接板,包括,位于所述测量限位口的所述卡簧件抵接于所述测量转接板的一侧,至少部分所述测量安装位抵接于所述测量转接板的另一侧。9.根据权利要求8所述的压力测量模块,其特征在于,所述测量连接板具有第一厚度,所述卡簧件到所述测量安装位具有第一距离,所述第一厚度大于所述第一距离,使,至少在安装过程中,所述卡簧件和所述测量转接板之间过盈连接;所述至少两个测量限位口在所述安装位周向边缘的分布角度不小于180
°
。10.一种压力测量装置,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的压力测量模块,还包括装置引压部、装置安装部和装置输出部;所述压力测量模块至少部分固设于所述装置安装部内侧,测量底座接触连接于所述装置安装部,信号处理单元的接地端电连接于所述装置安装部;所述装置引压部包括装置引压管,所述装置引压部至少在部分位置密封连接于所述测量底座,使,第一感压腔密封隔离于所述测量底座的第二端,所述装置引压管的一端连通于所述第一感压腔,所述装置引压管的另一端用于获取负载待测压力的压力介质;
所述装置输出部设置于处理底座的第二侧,所述装置输出部电连接于所述信号处理单元,用于输出所述信号处理单元的处理信号。
技术总结
本申请给出了一种压力测量模块和压力测量装置,包括测量底座、传感器芯体、测量转接板、信号处理单元和处理底座,测量底座的第一端设有第一感压腔,传感器芯体固设于测量底座中,传感器芯体的第一感压面连通于第一感压腔,测量底座的第二端设有测量安装位和测量限位块,卡簧件适配固设于测量限位块,测量转接板设置于测量安装位,卡簧件和测量安装位从相反方向抵接于测量转接板,信号处理单元固设于处理底座,处理底座的第一端固定连接于测量底座的第二端,测量转接板电连接于传感器芯体,信号处理单元电连接于测量转接板;本申请通过卡簧件将测量转接板固设在测量底座,实现了测量转接板的无螺纹固定,实现了传感器芯体的可靠引线连接。靠引线连接。靠引线连接。
技术研发人员:刘忻 黄智勇
受保护的技术使用者:北京康斯特仪表科技股份有限公司
技术研发日:2023.03.22
技术公布日:2023/9/26
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