CN202974521U - 基于陶瓷基底应变片的力敏传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，包括陶瓷基底应变片及传感器弹性体，用封接玻璃将陶瓷基底应变片和传感器弹性体牢固连接，本实用新型的工艺简单可靠、成本低，耐高温、性能稳定。

Description

基于陶瓷基底应变片的力敏传感器

技术领域

本实用新型涉及力敏传感装置，特别涉及一种基于陶瓷基底应变片的压力、称重等力敏传感器。

背景技术

通常的电阻应变式压力、称重等力敏传感器是由电阻应变片用有机粘接剂粘贴在传感器弹性体上制成。常规的电阻应变片主要由基底、电阻敏感栅和保护层构成，基底是将传感器弹性体表面的应变传递到电阻敏感栅上的中间体，并起到敏感栅和弹性体之间的绝缘作用，用有机粘合剂将电阻应变片和弹性体粘接在一起，电阻敏感栅可以将弹性体的应变转换成电阻变化。这种传感器存在三大难以克服的缺陷：1.应变片和弹性体粘接不牢，直接影响传感器的性能，2.因有机粘合剂易老化，造成传感器使用寿命短3.不适合高温条件下使用。

另有一种传感器，它的弹性体是由陶瓷材料制成，应变电阻是厚膜电阻，采用丝网印刷工艺将导体和电阻浆料印刷在弹性体表面，通过高温（通常是850℃）烧结将导体材料和电阻材料附着在弹性体表面，因电阻浆料烧结后具有压阻效应，从而将弹性体的应变转换成电阻变化，这种传感器虽然避免了使用粘合剂粘贴应变片的一些缺陷，但不适合金属弹性体：1.需要解决电阻和金属的绝缘问题，2.金属材料经过850℃高温后性能严重下降，已经无法达到传感器弹性体的性能要求。

采用溅射工艺生产的溅射薄膜传感器，工艺复杂、成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能有效的解决上述问题，性能稳定、工艺简单、成本低、耐高温的基于陶瓷基底应变片的力敏传感器。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，包括陶瓷基底应变片以及传感器弹性体，用封接玻璃层将陶瓷基底应变片和传感器弹性体牢固连接。

其进一步的技术方案为：所述陶瓷基底应变片由陶瓷基片、导体层、电阻层组成，导体层和电阻层在陶瓷基片的上表面。

其进一步的技术方案为：所述封接玻璃层是用封接玻璃浆料通过丝网印刷方式置于陶瓷基底应变片的底面或传感器弹性体上。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型包括陶瓷基底应变片以及传感器弹性体，陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、机械强度高、热膨胀系数低等诸多优点，连接陶瓷基底应变片和传感器弹性体的是封接玻璃，是将封接玻璃浆料印刷于陶瓷基底应变片的底面或传感器弹性体上形成的，将陶瓷基底应变片放置在传感器弹性体的敏感区，经加热，封接玻璃层熔化，冷却后使陶瓷基底应变片和传感器弹性体牢固结合；根据所述封接玻璃层浆料配方不同，加热固化温度范围为400～700度，传感器弹性体在应力作用下会产生应变，并传递给陶瓷基底应变片，导致该应变片上的应变电阻阻值成线性关系的变化。

本实用新型提供的基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，适合金属弹性体和非金属弹性体，特别在金属弹性体上使用更具明显优势，可以满足高温环境要求，且工艺简单可靠、成本低，性能稳定、精度高。

本实用新型附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型中具有由四个应变电阻组成完整惠斯通电桥的陶瓷基底应变片的层次图。

图2是本实用新型中具有由四个应变电阻组成完整惠斯通电桥的陶瓷基底应变片的俯视图。

图3是本实用新型中具有单个应变电阻的陶瓷基底应变片的层次图。

图4是本实用新型中具有单个应变电阻的陶瓷基底应变片的俯视图。

图5是本实用新型实施例一的主视图。

图6是本实用新型实施例一的俯视图。

图7是本实用新型实施例二的主视图。

图8是本实用新型实施例二的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

陶瓷基底应变片是本实用新型力敏传感器的一个组成部分。图1、图2是具有由四个应变电阻组成完整惠斯通电桥的陶瓷基底应变片的示意图，包括氧化铝陶瓷基片101，在陶瓷基片101的上表面有导体层102和电阻层103，电阻层103是具有压阻效应的厚膜电阻。图3、图4是具有单个应变电阻的陶瓷基底应变片的示意图，包括氧化铝陶瓷基片201，在陶瓷基片201的上表面有导体层202和电阻层203，电阻层203是具有压阻效应的厚膜电阻。

实施例一：

本实施例是采用如图1、图2所示的具有由四个应变电阻组成完整惠斯通电桥的陶瓷基底应变片来制造压力传感器的实施例。如图5、图6所示，陶瓷基底应变片301是一个全桥应变片，在陶瓷基底应变片301的底面或传感器弹性体302的上表面有封接玻璃层303，将陶瓷基底应变片301放置在传感器弹性体302的相应位置，通过加热使封接玻璃层303熔化，冷却后应变片301和弹性体302牢固结合在一起，传感器弹性体302的应变传递给陶瓷基底应变片301，使应变片301上的应变电阻的阻值产生相应变化，惠斯通电桥产生和压力成线性关系的电压信号输出。

实施例二：

本实施例是采用如图3、图4所示的4片具有单个应变电阻的陶瓷基底应变片来制造称重传感器的实施例。如图7、图8所示，4片陶瓷基底应变片401分别通过封接玻璃层403固化在传感器弹性体402的四个敏感区，由外部连线组成惠斯通电桥。

本实用新型提供基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，用封接玻璃将陶瓷基底应变片和传感器弹性体牢固连接在一起，结合强度远高于传统的采用有机粘合剂粘贴柔性基底应变片的方式，工艺特别简单，且精度高、寿命长、耐腐蚀、耐高温，广泛适用于压力、称重等力敏传感器。

玻璃的熔化固化温度在400～700度左右，不同配比的玻璃浆料具有不同的固化温度，根据传感器弹性体材料不同，选择相应固化温度的玻璃浆料可以避免金属传感器弹性体退火，从而保持材料的机械性能。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，其特征在于：包括陶瓷基底应变片（301）以及传感器弹性体（302），用封接玻璃层（303）将陶瓷基底应变片（301）和传感器弹性体（302）牢固连接。

2.根据权利要求1所述基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，其特征在于：所述陶瓷基底应变片（301）由陶瓷基片（101）、导体层（102）、电阻层（103）组成，导体层（102）和电阻层（103）在陶瓷基片（101）的上表面。

3.根据权利要求1所述基于陶瓷基底应变片的力敏传感器，其特征在于：所述封接玻璃层（303）是用封接玻璃浆料通过丝网印刷方式置于陶瓷基底应变片（301）的底面或传感器弹性体（302）上。

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