CN218628724U - 一种双余度压力传感器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种双余度压力传感器结构，包括：所述压力接口的上端对称开有两个安装槽，且安装槽内部固定连接有烧结基座，并且烧结基座的下端设有压力检测机构，所述压力检测机构包括压环、压力芯片、波纹膜片和陶瓷绝缘罩；第一电路板，所述第一电路板的下端通过排针连接有第二电路板，且第二电路板的通过螺钉安装在压力接口上端，并且压力芯片与第二电路板电连接，通过设备的整体结构，能够避免压力芯片与被测介质直接接触造成芯片腐蚀，拓展了传感器的介质使用范围，且双余度传感器较单通道传感器来说可靠性更高，并且结构简单，装配方便，同时抗震动性能优良。

Description

一种双余度压力传感器结构

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种双余度压力传感器结构。

背景技术

压力传感器广泛应用于航空航天、汽车电子、工业控制等领域。基于MEMS(微机械***)的压阻式压力芯片具有精度高、成本低、稳定性好等特点。压阻芯片通过粘接、金丝键合、充油等工艺步骤后封装成压力传感器芯体，将芯体置于传感器结构内，通过激光焊接使其固定和达到密封效果，再将后端电路与芯体管脚连接，通过电路中的调理芯片对传感器进行温度补偿，从而使被测压力转换为所需的数字或模拟信号输出，最后激光焊接外壳、壳帽等，使传感器电路部分与外界环境隔绝。

压阻式压力传感器具有结构简单、可靠性高等特点。近年来，飞行设备对压力传感器使用工况有较高的要求，例如高压、宽温等要求，为进一步提高飞行设备的安全性和可靠性，行业市场提出了双余度压力传感器的需求，双余度即主用和备份，两者在功能上完全一致，当其中一个产生故障时，另一个可随时接替工作，此设计大大提高了飞行设备的可靠性，可是在现有技术中，现有技术的缺点为结构体积过大，且装配工艺繁琐，并且可靠性较低，因此我们提出了一种双余度压力传感器结构。

实用新型内容

本申请提供了一种双余度压力传感器结构，以解决现有的压力传感器结构体积过大，且装配工艺繁琐，并且可靠性较低的问题。

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种双余度压力传感器结构，包括：

压力接口，所述压力接口的上端对称开有两个安装槽，且安装槽内部固定连接有烧结基座，并且烧结基座的下端设有压力检测机构，所述压力检测机构包括压环、压力芯片、波纹膜片和陶瓷绝缘罩；

第一电路板，所述第一电路板的下端通过排针连接有第二电路板，且第二电路板的通过螺钉安装在压力接口上端，并且压力芯片与第二电路板电连接。

可选地，所述压力接口的下端开有压力传递通道，且压力传递通道呈“Y”状，并且压力传递通道上端与两个安装槽相连通。

可选地，所述烧结基座的下端设有安装腔体，且安装腔体的内腔上部设有压力芯片，且压力芯片的外侧下部固定套接有陶瓷绝缘罩，所述压力芯片和陶瓷绝缘罩均与烧结基座粘接固定。

可选地，所述安装腔体的下端设有波纹膜片，且波纹膜片上表面的外侧与烧结基座的底面贴合，再将压环的上表面与波纹膜片的下表面外侧贴合，三者通过激光焊接密封固定。

可选地，所述烧结基座的外侧开有硅油注入通道，且硅油注入通道的上部插接有销钉，并且硅油注入通道的下端与安装腔体相连通。

可选地，所述烧结基座的内部烧结有管脚，且管脚下端与压力芯片上的输入输出端相连，并且管脚上端与第二电路板的输入输出端相连。

可选地，所述压力接口的外侧上部焊接有外壳，且外壳的上端焊接有壳帽。

可选地，所述第一电路板的上端焊接有屏蔽线缆，所述屏蔽线缆插接在壳帽中部插接孔，并且屏蔽线缆与插接孔之间固定套接有铜柱，使用液压钳将屏蔽线缆与铜柱重合部分压紧，使屏蔽线缆密封固定。

本实用新型的有益效果为：

通过设备的整体结构，通过硅油注入通道在芯体的波纹膜片和压力芯片之间的腔体内填充满性质稳定的硅油，注入硅油后通过销钉密封，通过波纹膜片和硅油来传递力作用于压力芯片上，此方式可以避免压力芯片与被测介质直接接触造成芯片腐蚀，拓展了传感器的介质使用范围，且双余度传感器较单通道传感器来说可靠性更高，并且结构简单，装配方便，同时抗震动性能优良。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的整体结构剖视图；

图2为本实用新型实施例的俯视剖视图；

图3为本实用新型实施例的内部结构图；

图4为本实用新型实施例的电路图；

图中标记：1.屏蔽线缆、2.铜柱、3.壳帽、4.外壳、5.第一电路板、6.排针、7.螺钉、8.第二电路板、9.烧结基座、10.压力接口、11.压环、12.压力芯片、13.波纹膜片、14.陶瓷绝缘罩、15.销钉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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本实用新型中的具体含义。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

现有技术中，飞行设备对压力传感器使用工况有较高的要求，例如高压、宽温等要求，为进一步提高飞行设备的安全性和可靠性，行业市场提出了双余度压力传感器的需求，双余度即主用和备份，两者在功能上完全一致，当其中一个产生故障时，另一个可随时接替工作。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种双余度压力传感器结构用于解决现有技术中结构体积过大，且装配工艺繁琐，并且可靠性较低的问题。

如图1至图4所示，本实施例提供了压力接口10，所述压力接口10的上端对称开有两个安装槽，且安装槽内部固定连接有烧结基座9，并且烧结基座9的下端设有压力检测机构，所述压力检测机构包括压环11、压力芯片12、波纹膜片13和陶瓷绝缘罩14；

第一电路板5，所述第一电路板5的下端通过排针6连接有第二电路板8，且第二电路板8的通过螺钉7安装在压力接口1上端，并且压力芯片12与第二电路板8电连接。

具体而言：首先将烧结基座9、压力芯片12、陶瓷绝缘罩14、波纹膜片13、压环11和销钉15通过硅橡胶粘接、激光焊、电阻焊等工艺封装成为压力芯体，通过硅油注入通道在芯体的波纹膜片13和压力芯片12之间的腔体内填充满性质稳定的硅油，注入硅油后通过焊接销钉15密封，通过波纹膜片13和硅油来传递力作用于压力芯片12上，此方式可以避免压力芯片12与被测介质直接接触造成芯片腐蚀，拓展了传感器的介质使用范围。

通过螺纹连接将压力芯体装配至压力接口10上，再进行激光焊接，双重连接方式保证结构强度和密封性，压力源通过压力接口10的压力传递通道作用于芯体的波纹膜片13上，继而作用于压力芯片12，然后将封装好电子元器件的第二电路板8通过螺钉7装配在压力接口10上，芯体管脚穿过第二电路板8用于电连接，再将封装好电子元器件的第一电路板5通过排针锡焊连接装配在第二电路板8上，以上步骤完成后就可以对传感器进行温度补偿、调试、测试。

待测试完成并且性能达标，最后进行壳体装配，通过激光焊接将外壳4焊接至压力接口10上，然后将屏蔽线缆1穿过铜柱2后装配至壳帽3上，使用液压钳压紧铜柱2与屏蔽线缆1重合部分，再将屏蔽线缆1锡焊至第一电路板5上，最后激光焊接壳帽3与外壳4，整表即装配完成。

压力检测机构设有两个，一个为主用，另一个为备用，两者在功能上完全一致，当其中一个产生故障时，另一个可随时接替工作。

在本实施例中，如图1所示：所述压力接口10的下端开有压力传递通道，且压力传递通道呈“Y”状，并且压力传递通道上端与两个安装槽相连通。

具体而言：压力传递通道为被测介质的进入口，被测介质进入后会挤压波纹膜片13。

在本实施例中，如图1所示：所述烧结基座9的下端设有安装腔体，且安装腔体的内腔上部设有压力芯片12，且压力芯片12的外侧下部固定套接有陶瓷绝缘罩14，所述压力芯片12和陶瓷绝缘罩14均与烧结基座9粘接固定。

具体而言：烧结基座9、压力芯片12、陶瓷绝缘罩14、波纹膜片13、压环11和销钉15通过硅橡胶粘接、激光焊、电阻焊等工艺封装成为压力芯体，从而能够对进入的被测介质进行检测。

在本实施例中，如图1所示：所述安装腔体的下端设有波纹膜片13，且波纹膜片13上表面的外侧与烧结基座9的底面贴合，再将压环11的上表面与波纹膜片13的下表面外侧贴合，三者通过激光焊接密封固定。

具体而言：波纹膜片13在受被测介质挤压后，会挤压波纹膜片13和压力芯片12之间的腔体内填充的硅油，硅油被挤压后，压强改变对压力芯片12进行挤压，即可检测外部的压力。

在本实施例中，如图1所示：所述烧结基座9的外侧开有硅油注入通道，且硅油注入通道的上部插接有销钉15，并且硅油注入通道的下端与安装腔体相连通。

具体而言：销钉15为了密封硅油注入通道的上端。

在本实施例中，如图1和图3所示：所述烧结基座9的内部烧结有管脚，且管脚下端与压力芯片12上的输入输出端相连，并且管脚上端与第二电路板8的输入输出端相连。

具体而言：第二电路板8能够对压力芯片12传递的电信息进行处理。

在本实施例中，如图1和2所示：所述压力接口10的外侧上部焊接有外壳4，且外壳4的上端焊接有壳帽3。

具体而言：外壳4和壳帽3组成的整体，能够对压力接口10的上侧进行密封，并且也是为了对压力接口10的上部部件进行防护。

在本实施例中，如图1所示：所述第一电路板5的上端焊接有屏蔽线缆1，所述屏蔽线缆1插接在壳帽3中部插接孔，并且屏蔽线缆1与插接孔之间固定套接有铜柱2，使用液压钳将屏蔽线缆1与铜柱2重合部分压紧，使屏蔽线缆1密封固定。

具体而言：屏蔽线缆1可完成传感器与外部控制***的电连接，达到传感器供电与压力检测的目的，同时采用铜柱2压紧屏蔽线缆1，可达到密封的目的，使内部结构、电路与外部环境隔绝，防止腐蚀，延长传感器使用寿命。

压力传感器测量压力时，被测介质通过压力接口10上的压力传递通道进入，作用于传感器芯体中的波纹膜片13上，就会挤压波纹膜片13，波纹膜片13就会将挤压的力通过安装腔体内部注入的硅油传递给压力芯片12，即安装腔体内部注入硅油后通过销钉15进行密封，内部硅油受到波纹膜片13挤压后，会把这个挤压力传递给压力芯片12，压力芯片12利用压阻效应，将感受到的压力转换为电阻阻值的变化，其等效电路如图4所示，压力芯片12集成了4个压敏电阻，构成惠斯通电桥，当压力作用时，R1与R3电阻值增大，R2与R4电阻值减小，外部电源通过屏蔽线缆1给传感器供电，电压转换芯片将外部电压转换为稳定的基准电压信号(+5V电源电压)提供给温度补偿调理芯片，再通过温度补偿调理芯片的内部激励电压Vs提供给压力芯片12，压力变化时，压力芯片12的输出信号V₀反馈给温度补偿调理芯片，温度补偿调理芯片再将补偿后的输出信号通过屏蔽线缆1输送至外部电路，监测外部线缆的输出信号，即可完成压力测量功能，电压转换芯片和温度补偿调理芯片分别焊接在第一电路板5和第二电路板8上。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种双余度压力传感器结构，其特征在于，包括：

压力接口(10)，所述压力接口(10)的上端对称开有两个安装槽，且安装槽内部固定连接有烧结基座(9)，并且烧结基座(9)的下端设有压力检测机构，所述压力检测机构包括压环(11)、压力芯片(12)、波纹膜片(13)和陶瓷绝缘罩(14)；

第一电路板(5)，所述第一电路板(5)的下端通过排针(6)连接有第二电路板(8)，且第二电路板(8)的通过螺钉(7)安装在压力接口(10)上端，并且压力芯片(12)与第二电路板(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述压力接口(10)的下端开有压力传递通道，且压力传递通道呈“Y”状，并且压力传递通道上端与两个安装槽相连通。

3.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述烧结基座(9)的下端设有安装腔体，且安装腔体的内腔上部设有压力芯片(12)，且压力芯片(12)的外侧下部固定套接有陶瓷绝缘罩(14)，所述压力芯片(12)和陶瓷绝缘罩(14)均与烧结基座(9)粘接固定。

4.根据权利要求3所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述安装腔体的下端设有波纹膜片(13)，且波纹膜片(13)上表面的外侧与烧结基座(9)的底面贴合，再将压环(11)的上表面与波纹膜片(13)的下表面外侧贴合，三者通过激光焊接密封固定。

5.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述烧结基座(9)的外侧开有硅油注入通道，且硅油注入通道的上部插接有销钉(15)，并且硅油注入通道的下端与安装腔体相连通。

6.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述烧结基座(9)的内部烧结有管脚，且管脚下端与压力芯片(12)上的输入输出端相连，并且管脚上端与第二电路板(8)的输入输出端相连。

7.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述压力接口(10)的外侧上部焊接有外壳(4)，且外壳(4)的上端焊接有壳帽(3)。

8.根据权利要求1所述的一种双余度压力传感器结构，其特征在于：所述第一电路板(5)的上端焊接有屏蔽线缆(1)，所述屏蔽线缆(1)插接在壳帽(3)中部插接孔，并且屏蔽线缆(1)与插接孔之间固定套接有铜柱(2)，使用液压钳将屏蔽线缆(1)与铜柱(2)重合部分压紧，使屏蔽线缆(1)密封固定。

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