CN112798160A - 一种小尺寸、大量程压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小尺寸、大量程压力传感器，包括：壳体，所述壳体内具有一腔体，所述腔体内注有液体，且所述壳体一侧开口，所述开口上设有底盖，所述壳体一侧设有第一通孔，所述第一通孔内设有连接器，所述连接器上设有扩散硅传感器，所述壳体相对于所述底盖另一侧的腔体壁具有向外的第一凸起和向内的第二凸起，所述第一凸起的最高点与最低点之间呈第一斜面，所述第二凸起的最高点与最低点之间呈第二斜面，且所述第二斜面与所述腔体侧壁相接处具有内倒角。本压力传感器，因具有第一斜面和第二斜面，从而大大提高了量程和灵敏度。而且，腔体与第二斜面相接处采用内倒角设计，进一步提高了本压力传感器的量程及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感器设备领域，尤其涉及一种小尺寸、大量程压力传感器。
背景技术
随着我们道路交通网络越来越发达，相应地，卡车运输业务也随之迅速发展。同时随着运输的精细化管理及运输安全的要求，则需要对车载压力进行监测及车架在运输过程中的微变形数据进行采集，而这些都需要用到压力传感器进行采集。
但常规的压力传感器在承受较大压力时，因受压部位的应力较为集中，主要为受压部位外部直角处应力聚集和内腔壁的直角部位或锐角应力聚集，这些部位常常发生撕裂破损，导致压力传感器无法使用，并且限制了小尺寸压力传感器的量程。
发明内容
为解决现有的压力传感器因应力聚集导致直角部容易撕裂破损的问题，本发明所采用的技术方案是：一种小尺寸、大量程压力传感器，包括：壳体，所述壳体内具有一腔体，所述腔体内注有液体，且所述壳体一侧设有连通所述腔体的开口，所述开口上设有底盖，所述壳体一侧设有连通所述腔体的第一通孔，所述第一通孔内设有连接器，所述连接器上设有扩散硅传感器，所述壳体相对于所述底盖另一侧的腔体壁具有向外的第一凸起和向内的第二凸起，所述第一凸起的最高点与最低点之间呈第一斜面，所述第二凸起的最高点与最低点之间呈第二斜面，且所述第二斜面与所述腔体侧壁相接处具有内倒角。
进一步改进为，所述第一凸起与所述腔体均为圆形。
进一步改进为，所述第一凸起的直径不大于所述腔体的直径。
进一步改进为，所述第二凸起的最高点、最低点与所述第一凸起的最高点、最低点相对应。
进一步改进为，所述底盖边沿设有台阶结构，且所述底盖与所述壳体过盈配合。
进一步改进为，所述底盖的所述台阶结构上套设有密封圈。
进一步改进为，所述第一斜面的坡度不小于8°且小于90°。
本发明的有益效果是：
本发明提供的小尺寸、大量程压力传感器，因外表面用于承载压力的部分凸起的边缘呈斜面，当受压时，凸起部分的受力被分散到四周，相比于边缘直角的凸起，能够承受更大的压力而不会应力聚集导致的凸起边缘处的撕裂。同时，由于第一斜面的设计，使得本压力传感器在尺寸不变的情况下，大大提高了量程。第二斜面的设置，提高了本压力传感器的灵敏度。而且，腔体与第二斜面相接处采用内倒角设计，进而避免了受压时，腔体内直角处或锐角处应力聚集导致撕裂，从而进一步提高了本压力传感器的量程及使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的压力传感器外部结构示意图；
图2是本发明的压力传感器结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例一
如图1和图2所示，本发明提供的一种小尺寸、大量程压力传感器，包括：壳体1，所述壳体1内具有一腔体11，所述腔体11内注有液体，该液体可采用硅油，且所述壳体1一侧设有连通所述腔体11的开口，且该开口大小与腔体大小相匹配，所述开口上设有底盖2，用于密封该腔体，所述壳体1一侧设有连通所述腔体11的第一通孔12，所述第一通孔12内设有连接器13，该连接器不仅起到密封该第一通孔的目的，同时，所述连接器13的腔体端上设有扩散硅传感器，所述壳体1相对于所述底盖2一侧的腔体壁具有向外的第一凸起14和向内的第二凸起16，所述第一凸起14的最高点与最低点之间呈第一斜面15，所述第二凸起16的最高点与最低点之间呈第二斜面17，且所述第二斜面17与所述腔体侧壁相接处具有内倒角18。
其中的扩散硅传感器利用硅晶体的压阻效应原理，利用扩散/渗杂工业，将高纯单晶硅制成应变电阻，组成Wheatstone电桥。扩散硅传感器集力敏与力电转换一体，可以在极小的尺寸上精确检测并输出压力值。其灵敏度极高：比金属电阻应变片高50-80倍；激励电压只需5v甚至3v，而输出信号高达100mv以上；对外接口电路友好；无机械动件损耗，分辨率极高；综合精度很高；频响高；鲁棒性好，稳定可靠。
本发明提供的小尺寸、大量程压力传感器，因外表面用于承载压力的部分凸起的边缘呈斜面，当受压时，凸起部分的受力被分散到四周，相比于边缘直角的凸起，能够承受更大的压力而不会应力聚集导致的凸起边缘处的撕裂。同时，由于第一斜面的设计，使得本压力传感器在尺寸不变的情况下，大大提高了量程。第二斜面的设置，提高了本压力传感器的灵敏度。而且，腔体与第二斜面相接处采用内倒角设计，进而避免了受压时，腔体内直角处或锐角处应力聚集导致撕裂，从而进一步提高了本压力传感器的量程及使用寿命。相同尺寸的前提下，本压力传感器因具有第一斜面、第二斜面和内倒角，使其具有更高的量程及灵敏度。
进一步改进为，所述第一凸起14与所述腔体11均为圆形。
进一步改进为，所述第一凸起14的直径不大于所述腔体11的直径。
进一步改进为，所述第二凸起16的最高点、最低点与所述第一凸起14的最高点、最低点相对应。
进一步改进为，所述第一斜面的坡度不小于8°且小于90°。当第一斜面的坡度低于8°时，则传感器的最大量程无法满足货运卡车最低载重重量的称量要求。当坡度达到90°时，随压力传感器受压压力增加，第一斜面底端受到的剪切力也随之增加，而为了达到相应量程要求，则对传感器材质的强度与韧度都会有很高的要求，这在增加成本的同时，也限制了传感器的量程无法做到很大。
实施例二
如图1和图2所示，本发明提供的一种小尺寸、大量程压力传感器，包括：壳体1，所述壳体1内具有一腔体11，所述腔体11内注有液体，该液体可采用硅油，且所述壳体1一侧设有连通所述腔体11的开口，且该开口大小与腔体大小相匹配，所述开口上设有底盖2，用于密封该腔体，所述底盖2边沿设有台阶结构21，相应地，所述开口边缘也设有与该台阶结构21匹配的壳体上的台阶结构，且所述底盖2与所述壳体1过盈配合，所述壳体1一侧设有连通所述腔体11的第一通孔12，所述第一通孔12内设有连接器13，该连接器不仅起到密封该第一通孔的目的，同时，所述连接器13的腔体端上设有扩散硅传感器，所述壳体1相对于所述底盖2一侧的腔体壁具有向外的第一凸起14和向内的第二凸起16，所述第一凸起14的最高点与最低点之间呈第一斜面15，所述第二凸起16的最高点与最低点之间呈第二斜面17，且所述第二斜面17与所述腔体侧壁相接处具有内倒角18。
本压力传感器，底盖与壳体采用台阶结构配合，并且采用过盈配合进行安装，从而大大提高了两者结构处的密封性，进而提高了本压力传感器的量程，与使用的稳定性；同时，接缝处也无需采用千瓦级焊接设备，只需小功率焊接设备进行焊接即可。
本压力传感器，因外表面用于承载压力的部分凸起的边缘呈斜面，当受压时，凸起部分的受力被分散到四周，相比于边缘直角的凸起，能够承受更大的压力而不会应力聚集导致的凸起边缘处的撕裂。同时，由于第一斜面的设计，使得本压力传感器在尺寸不变的情况下，大大提高了量程，使之能够适用于大载重卡车运输。
而且，根据实验得出，第一斜面15的角度越大，受压后，整体形变量越小，即当该斜面竖直时(90度)，形变量最小，进而证明，小于90度的斜面能够提高本压力传感器的灵敏度。
进一步改进为，所述第一凸起14与所述腔体11均为圆形。
进一步改进为，所述第一凸起14的直径不大于所述腔体11的直径。
进一步改进为，所述第二凸起16的最高点、最低点与所述第一凸起14的最高点、最低点相对应。
进一步改进为，所述底盖2的所述台阶结构21上套设有密封圈22。因底盖的过盈配合与密封圈使得底盖接缝处无需焊接，便能满足高压密封要求。
进一步改进为，所述第一斜面的坡度不小于8°且小于90°。当第一斜面的坡度低于8°时，则传感器的最大量程无法满足货运卡车最低载重重量的称量要求。当坡度达到90°时，随压力传感器受压压力增加，第一斜面底端受到的剪切力也随之增加，而为了达到相应量程要求，则对传感器材质的强度与韧度都会有很高的要求，这在增加成本的同时，也限制了传感器的量程无法做到很大。
通过第一斜面与第二斜面的设置，使得腔体对应处的壳体越向边缘越薄，进而即使压力有较小变化时，其仍会有相应形变，从而大大提高了本压力传感器的灵敏度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内具有一腔体，所述腔体内注有液体，且所述壳体一侧设有连通所述腔体的开口，所述开口上设有底盖，所述壳体一侧设有连通所述腔体的第一通孔，所述第一通孔内设有连接器，所述连接器上设有扩散硅传感器，所述壳体相对于所述底盖另一侧的腔体壁具有向外的第一凸起和向内的第二凸起，所述第一凸起的最高点与最低点之间呈第一斜面，所述第二凸起的最高点与最低点之间呈第二斜面，且所述第二斜面与所述腔体侧壁相接处具有内倒角。
2.根据权利要求1所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述第一凸起与所述腔体均为圆形。
3.根据权利要求2所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述第一凸起的直径不大于所述腔体的直径。
4.根据权利要求1所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述第二凸起的最高点、最低点与所述第一凸起的最高点、最低点相对应。
5.根据权利要求1所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述底盖边沿设有台阶结构，且所述底盖与所述壳体过盈配合。
6.根据权利要求5所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述底盖的所述台阶结构上套设有密封圈。
7.根据权利要求1所述的小尺寸、大量程压力传感器，其特征在于，所述第一斜面的坡度不小于8°且小于90°。
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