CN211877068U - 传感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种传感器，包括壳体、压力传感元件、温度传感元件以及集成电路，压力传感元件和温度传感元件分别容纳于壳体中；壳体的一端具有供流体通入的开口部，且壳体内部形成有液流通道，以将流体自开口部引导至压力传感元件的表面；温度传感元件位于液流通道的靠近开口部的一端；集成电路设置于压力传感元件的背离液流通道的表面，并且被配置为能够从压力传感元件和温度传感元件分别接受压力信号和温度信号。将压力传感元件及温度传感元件集成为一体，能够保证被测点位置的同一性，提高测量的精度，并且温度传感元件与被测流体介质直接接触，反应灵敏，能够提高测量结果的可靠性。

Description

传感器

技术领域

本公开涉及自动化及工业控制技术领域，具体地，涉及一种传感器。

背景技术

在自动化及工业控制领域，压力和温度值是较为常用的物理量，他们分别用到对应的传感器进行探测并转化为相应的电信号，以便进行测量或控制。目前传感器的功能较为单一，多采用分立的压力传感器和温度传感器对参数进行单独的测量，因而无法实现在同一工作地点同时测量压力值和温度值的目的，即无法保证被测点位置的同一性，导致测量精度不高。另外，温度传感器通常被封闭在探针结构中，从而无法与流体介质直接接触，导致温度传感器反应不够灵敏，测量的可靠性不高。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种传感器，能够保证被测点位置的同一性，以提高测量的精度，并且能够进一步提高温度测量的可靠性。

为了实现上述目的，本公开提供一种传感器，壳体，所述壳体的一端具有供流体通入的开口部；压力传感元件，容纳于所述壳体中，所述壳体内部形成有将流体自所述开口部引导至所述压力传感元件的表面的液流通道；温度传感元件，容纳于所述壳体中且位于所述液流通道的靠近所述开口部的一端；以及集成电路，设置于所述压力传感元件的背离所述液流通道的表面，所述集成电路被配置为能够从所述压力传感元件和所述温度传感元件分别接受压力信号和温度信号，并将所述压力信号和温度信号传输至外部端子。

可选地，所述集成电路通过电路印刷的方式一体集成于所述压力传感元件上。

可选地，所述传感器还包括插针，所述插针的一端与所述外部端子电连接，另一端伸入所述壳体并通过第一弹片与所述集成电路的信号触点电连接。

可选地，所述传感器还包括用于安装所述压力传感元件的支架，所述支架形成有第一容纳槽以容纳所述压力传感元件，所述支架的外周面与所述壳体的内壁相适应以将流体阻挡在所述支架的面向所述液流通道的一侧，所述第一容纳槽的底部具有供流体与所述压力传感元件的表面接触的第一开孔。

可选地，所述温度传感元件为热敏电阻，所述热敏电阻的引脚通过第二弹片与所述集成电路的信号触点电连接，所述第二弹片嵌入在所述支架中，并具有用于与所述集成电路的信号触点电连接的第一信号连接端和用于与所述热敏电阻的引脚电连接的第二信号连接端。

可选地，所述支架的第一容纳槽的底部设有用于安装第一密封圈的第一密封圈安装槽。

可选地，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体接合形成用于容纳所述压力传感元件的空腔，所述第二壳体内部构造为两端贯通的中空结构以形成为所述液流通道。

可选地，所述第一壳体和所述第二壳体相铆接，所述第一壳体的外侧表面分别设有用于安装第二密封圈的第二密封圈安装槽，以及用于在加压铆接时空隙压缩变形的缓冲槽。

可选地，所述第一壳体的底部形成有用于容纳所述压力传感元件的第二容纳槽，所述第二容纳槽内间隔均匀地设置有多个压台，用于抵靠在所述压力传感元件的背离所述液流通道的表面。

可选地，所述第二壳体包括用于容纳所述压力传感元件的腔体，以及用于将所述传感器固定安装的螺纹部，所述螺纹部构造为中空结构，且所述中空结构与所述腔体相连通。

可选地，所述腔体的靠近所述螺纹部的一侧有密封垫片，所述密封垫片开设有供流体通过的第二开孔，所述密封垫片的外径设置为使得所述密封垫片能够弹性变形地抵顶在所述腔体的内壁上，且所述密封垫片的两侧表面分别设置有环形凸起。

可选地，所述传感器还包括构造为中空的套筒状的保护壳，所述保护壳一端连接于所述第二壳体，另一端形成为所述开口部，在所述开口部的外周壁间隔设置有多个缺口。

通过上述技术方案，将压力传感元件及温度传感元件集成为一体，能够保证被测点位置的同一性，提高测量的精度，并且这种集成式的传感器的结构更紧凑，占用空间更少，能够有效地降低测量成本。另外，温度传感元件与被测流体介质直接接触，反应灵敏，能够提高测量结果的可靠性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的传感器的整体结构示意图；

图2是本公开一种示例性实施方式提供的传感器的剖面图；

图3是本公开一种示例性实施方式提供的传感器的结构分解示意图；

图4是本公开一种示例性实施方式提供的压力传感元件的结构示意图；

图5是本公开一种示例性实施方式提供的支架的结构示意图；

图6是本公开一种示例性实施方式提供的第一弹片的结构示意图；

图7是本公开一种示例性实施方式提供的第一壳体的结构示意图；

图8是图7中第一壳体的另一视角的结构示意图；

图9是本公开一种示例性实施方式提供的第二壳体的结构示意图；

图10是本公开一种示例性实施方式提供的密封垫片的结构示意图；

图11是图10中密封垫片的另一视角的结构示意图；

图12是本公开一种示例性实施方式提供的保护壳的结构示意图。

附图标记说明

1 壳体 11 第一壳体 111 第二容置槽

112 压台 113 第二密封圈安装槽 114 缓冲槽

115 第二密封圈 12 第二壳体 121 腔体

122 螺纹部 123 液流通道 13 保护壳

131 开口部 1311 缺口 2 压力传感元件

21 集成电路 22 感压膜 3 温度传感元件

4 插针 5 第一弹片 6 支架

61 第一容纳槽 62 第一开孔 63 第一封圈安装槽

7 第二弹片 71 第一信号连接端 72 第二信号连接端

8 第一密封圈 9 密封垫片 91 第二开孔

92 环形凸起 1221 外螺纹密封圈

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。使用的术语“第一”、“第二”不表示任何顺序及重要性，而是用于区别一个要素与另一个要素。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图3所示，本公开提供了一种传感器，包括壳体1、压力传感元件2、温度传感元件3以及集成电路21。压力传感元件2和温度传感元件3分别容纳于壳体1中。壳体1的一端具有供流体通入的开口部131，并且壳体1内部形成有液流通道123，以将流体自开口部131引导至压力传感元件2的表面。

同时参考图4，压力传感元件2可以采用Al₂O₃陶瓷材料的压阻式压力传感器，在压力传感元件2朝向液流通道123的表面(即图2中压力传感元件2朝下方向的一侧)贴设有用于感测压力的感压膜22，集成电路21则设置在压力传感器的背离液流通道123的表面(即图2中压力传感元件2朝上方向的一侧)。当流体自开口部131经液流通道123被引导至压力传感元件2的设有感压膜22的表面，集成电路21将感压膜22上随外界压力大小同步变化的电阻值转换成对应的电压信号，并将该电压信号传输至外部端子(图中未示出)，从而实现与外部的显示装置或者控制装置相连接。

温度传感元件3容纳于壳体1中且位于液流通道123的靠近开口部131的一端，且温度传感器3也与集成电路21电连接，从而能够将感测到的温度信号传输至外部端子。当流体自开口部131经液流通道123被引导至压力传感元件2的表面的过程中，温度传感元件3能够与流体介质直接接触，以使温度传感元件3能够快速的感测到流体介质的温度，反应更加灵敏，提高了测量结果的可靠性。为适应传感器能够在多种不同流体介质中工作，可以在温度传感器3的表面覆盖具有绝缘和防腐蚀性能的膜，例如通过气相沉积在温度传感器3的表面形成一层Al₂O₃膜，Al₂O₃膜具良好的绝缘和耐腐蚀能力，这样既能够提高温度测量结果的可靠性，同时也能够避免因温度传感元件3长时间暴露于流体介质中而腐蚀的问题。

通过上述技术方案，将压力传感元件2及温度传感元件3集成为一体，能够保证被测点位置的同一性，提高测量的精度，并且这种集成式的传感器的结构更紧凑，占用空间更少，能够有效地降低测量成本。另外，温度传感元件与被测流体介质直接接触，反应灵敏，能够提高测量结果的可靠性。

根据本公开的一种实施方式，如图4所示，集成电路21可以通过电路印刷的方式一体集成于压力传感元件2上。集成电路21可以是信号调理电路，包括调理芯片、电阻、电容等元器件以及相应的连接线。这种将集成电路21集成在压力传感元件2的表面的方式，能够避免使用PCB等额外的零部件，集成度更高，结构简洁紧凑，芯片与传感器元件2的一致性更好，即使长期使用也能够保持更好的可靠性。

进一步地，如图2和图3所示，本公开的传感器还可以包括插针4，插针4的一端与外部端子电连接，另一端伸入壳体1并通过第一弹片5与集成电路的信号触点电连接，从而通过第一弹片5将集成电路21中的压力信号连接到插针4后向外部端子输出。插针4与第一弹片5可以通过焊接的方式连接在一起。如图6所示，第一弹片5可以采用金属材料制成且包括有连续的弯折段，利用该弯折段的弹性形变能够将第一弹片5牢靠地压接在集成电路21的信号接触点上，保证信号的正常传输。这种利用金属弹片压接的方式，相较于传统的锡焊或者FPC焊接引出的方式，在高温、低温环境或者长期使用均能够保证较好的连接可靠性。

如图2和图3所示，本公开的传感器还可以包括用于安装压力传感元件2的支架6。同时参考图5，支架6形成有第一容纳槽61以容纳压力传感元件2，第一容纳槽61的形状可以与压力传感元件2的形状相匹配，以使压力传感元件2能够牢靠地安装于支架6，避免压力传感元件2在传感器工作的过程中出现晃动或脱出，影响传感器的正常使用。进一步地，为实现流体介质能够与压力传感元件2上的感压膜22接触，第一容纳槽61的底部开设有第一开孔62。

由于压力传感元件2的背离液流通道123的一侧表面设置有集成电路21，因此需要避免流体介质通过支架6的外周面与壳体1的内壁之间的间隙渗透到上部设置有集成电路21的空间，而导致集成电路21无法正常工作。如图2所示，支架6的外周面与壳体1的内壁相适应以将流体阻挡在支架6的面向液流通道123的一侧。

根据本公开的一种实施方式，温度传感元件2可以采用热敏电阻，热敏电阻包括热敏电阻本体以及用于与集成电路21电连接的引脚。如图2所示，热敏电阻的引脚通过第二弹片7与集成电路21的信号触点电连接。热敏电阻的引脚与集成电路21的信号触点之间通过第二弹片7压接的方式，其作用和插针4与集成电路21的信号触点之间通过第一弹片5压接的方式相同，本公开此不再赘述。

如图5所示，第二弹片7可以嵌入在述支架6中，例如通过注塑的工艺部分的埋入在支架6中，第二弹片7具有用于与集成电路的信号触点电连接的第一信号连接端71和用于与热敏电阻的引脚电连接的第二信号连接端72，即第二弹片7分别从支架6的上表面和下表面穿出，穿出的部分分别作为第一信号连接端71和第二信号连接端72。同样的，根据使用环境的不同，可以通过气相沉积或热喷涂的方式在热敏电阻的引脚以及第二信号连接端72上形成一层Al₂O₃或者TiO₂膜，以达到绝缘和耐腐蚀的效果。

如图2和图3所示，支架6的第一容纳槽61的底部设有用于安装第一密封圈8的第一密封圈安装槽63。第一密封圈8能够起到良好的密封作用，避免流体介质从压力传感元件2的下表面渗透到上部设置有集成电路21的空间。

根据本公开的一种实施方素，如图1至图3所示，壳体1可以包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12接合形成用于容纳压力传感元件2的空腔，第二壳体12内部构造为两端贯通的中空结构以形成为液流通道123。组装时，可以先将压力传感元件2和温度传感元件3等部件安装于上壳体11或者下壳体12后，再将上壳体11和下壳体12接合为一整体，这种分体式的壳体1能够方便传感器的组装。

作为能够实现第一壳体11和第二壳体12接合为整体的一种可行的方式，在本公开中，第一壳体11和第二壳体12可以采用加压铆接的方式接合为一体。将第一壳体11的接合部***到第二壳体12的接合部中，通过对接合部进行加压而使接合部紧密贴合在一起。当然，第一壳体11和第二壳体12也可以通过在接合部进行焊接的方式接合为一体。

当采用加压铆接的方式将第一壳体11和第二壳体12接合时，第一壳体11的外侧表面设有用于在加压铆接时空隙压缩变形的缓冲槽114。该缓冲槽114能够在铆接时空隙压缩变形缓冲从而达到进一步密封的作用。缓冲槽114的高度可以为0.04-0.7mm，深度为0.2-2mm，内部无填充。进一步地，第一壳体11的外侧表面还设有用于安装第二密封圈115的第二密封圈安装槽113。通过上述双重密封作用，能够保证第一壳体11和第二壳体12铆接接合后能够充分密封而无需再外部涂抹胶体进行加强密封。

根据本公开的一种实施方式，如图7和图8所示，第一壳体11可以采用塑胶材质，其底部形成有用于容纳压力传感元件2的第二容纳槽111，第二容置槽111上可以通过注塑等方式设置有插针4。同时参考图2所示，本公开的传感器包括支架6时，支架6的第一容纳槽62和第一壳体11底部的第二容纳槽111能够分别从压力传感元件2的下表面和上表面容纳压力传感元件2，即第一容纳槽62和第二容纳槽111形成为用于容纳压力传感元件2的空腔，并对压力传感元件2进行固定，第二容纳槽111的形状可以与压力传感元件2相匹配，以牢靠地固定压力传感元件2。

进一步地，第二容纳槽111内可以间隔均匀地设置有多个压台112，用于抵靠在压力传感元件2的背离液流通道123的表面。例如当压力传感元件2位矩形结构时，第二容纳槽111也构造为矩形容纳槽，在矩形容纳槽的四个角处分别设置四个压台112，压台112可以构造为三角形，用于在固定压力传感元件2的同时，保持对压力传感元件2的压力均匀分布，提高压力感测的精度。

根据本公开的一种实施方式，如图9所示，第二壳体12可以包括用于容纳压力传感元件2的腔体121，以及用于将本公开的传感器固定安装的螺纹部122，螺纹部122构造为中空结构，且中空结构与腔体121相连通，以使流体介质能够通过螺纹部122被引导至压力传感元件2的设置有感压膜22的表面。在螺纹部122的外侧靠近腔体121的部位设置有外螺纹密封圈1221，以使螺纹部122与安装孔之间实现密封连接。

如图2和图3所示，腔体121内部的靠近螺纹部122的一侧有密封垫片9。密封垫片9可以采用橡胶材质。密封垫片9开设有供流体通过的第二开孔91，以使流体介质能够被引导至压力传感元件2的设置有感压膜22的表面。进一步地，密封垫片9的外径设置为使得密封垫片9的外周面能够弹性变形地抵顶在腔体121的内壁上，例如密封垫片9的外径可以比腔体121的内壁的直径大0.02-0.2mm。密封垫片9的上下两侧表面分别设置有环形凸起92，环状凸起92具有类似于密封圈的密封作用。这样能够形成对第二壳体12的腔体121的底部和内壁的双重密封，相较于传统的胶水密封和橡胶圈的密封方式，密封效果更好、更可靠。

在本公开中，如图12所示，传感器还包括构造为中空的套筒状的保护壳13，保护壳13一端连接于第二壳体12，另一端形成为开口部131。保护壳13的外径略小于第二壳体12的中空的螺纹部122的内径，以使保护壳13能够插接在螺纹部122中。温度传感元件3设置在该保护壳13中，能够保护温度传感元件3免受外部物理撞击破坏。进一步地，在开口部131的外周壁间隔设置有多个缺口1311，能够便于流体介质与温度传感元件接触，提高温度传感元件3的灵敏度。保护壳13可以根据使用环境的不同而采用塑胶、不锈钢或者黄铜等材质。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种传感器，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)的一端具有供流体通入的开口部(131)；

压力传感元件(2)，容纳于所述壳体(1)中，所述壳体(1)内部形成有将流体自所述开口部(131)引导至所述压力传感元件(2)的表面的液流通道(123)；

温度传感元件(3)，容纳于所述壳体(1)中且位于所述液流通道(123)的靠近所述开口部(131)的一端；以及

集成电路，设置于所述压力传感元件(2)的背离所述液流通道(123)的表面，所述集成电路被配置为能够从所述压力传感元件(2)和所述温度传感元件(3)分别接受压力信号和温度信号，并将所述压力信号和温度信号传输至外部端子。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述集成电路通过电路印刷的方式一体集成于所述压力传感元件(2)上。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括插针(4)，所述插针(4)的一端与所述外部端子电连接，另一端伸入所述壳体(1)并通过第一弹片(5)与所述集成电路的信号触点电连接。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括用于安装所述压力传感元件(2)的支架(6)，所述支架(6)形成有第一容纳槽(61)以容纳所述压力传感元件(2)，所述支架(6)的外周面与所述壳体(1)的内壁相适应以将流体阻挡在所述支架(6)的面向所述液流通道(123)的一侧，所述第一容纳槽(61)的底部具有供流体与所述压力传感元件(2)的表面接触的第一开孔(62)。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述温度传感元件(3)为热敏电阻，所述热敏电阻的引脚通过第二弹片(7)与所述集成电路的信号触点电连接，所述第二弹片(7)嵌入在所述支架(6)中，并具有用于与所述集成电路的信号触点电连接的第一信号连接端(71)和用于与所述热敏电阻的引脚电连接的第二信号连接端(72)。

6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述支架(6)的第一容纳槽(61)的底部设有用于安装第一密封圈(8)的第一密封圈安装槽(63)。

7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述壳体(1)包括第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第一壳体(11)和所述第二壳体(12)接合形成用于容纳所述压力传感元件(2)的空腔，所述第二壳体(12)内部构造为两端贯通的中空结构以形成为所述液流通道(123)。

8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述第一壳体(11)和所述第二壳体(12)相铆接，所述第一壳体(11)的外侧表面分别设有用于安装第二密封圈(115)的第二密封圈安装槽(113)，以及用于在加压铆接时空隙压缩变形的缓冲槽(114)。

9.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述第一壳体(11)的底部形成有用于容纳所述压力传感元件(2)的第二容纳槽(111)，所述第二容纳槽(111)内间隔均匀地设置有多个压台(112)，用于抵靠在所述压力传感元件(2)的背离所述液流通道(123)的表面。

10.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述第二壳体(12) 包括用于容纳所述压力传感元件(2)的腔体(121)，以及用于将所述传感器固定安装的螺纹部(122)，所述螺纹部(122)构造为中空结构，且所述中空结构与所述腔体(121)相连通。

11.根据权利要求10所述的传感器，其特征在于，所述腔体(121)的靠近所述螺纹部(122)的一侧有密封垫片(9)，所述密封垫片(9)开设有供流体通过的第二开孔(91)，所述密封垫片(9)的外径设置为使得所述密封垫片(9)能够弹性变形地抵顶在所述腔体(121)的内壁上，且所述密封垫片(9)的两侧表面分别设置有环形凸起(92)。

12.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，还包括构造为中空的套筒状的保护壳(13)，所述保护壳(13)一端连接于所述第二壳体(12)，另一端形成为所述开口部(131)，在所述开口部(131)的外周壁间隔设置有多个缺口(1311)。

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