[其他]差壓傳感器

無效

• 申請號: 87104418
• 申請日: 1987-06-26
• 公開（公告）號: CN87104418A
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 湯馬斯A·克納什特;羅格L·弗里克;斯蒂文M·布魯斯霍夫
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙公司
• 主分類號: G01L13/02
• 分類號: G01L13/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 石江榮

本發明是一個差壓傳感器，其壓力檢測片是用脆性材料制做的，并有防護措施;使其不致被過壓損壞;外面裝有套架，在很大的靜態線壓范圍內，均能方便使用。

美國專利No.4，572，000也是一種壓力傳感器，其脆性材料檢測片受到過壓時就變成平坦狀態而靠在平坦的承托片上。在該專利中，檢測片在初始壓力作用下從承托片向外凸出，經過加工處理后，受到最大壓力時，變得非常平坦而且停靠在承托片上。

其他一些先有裝置應用的脆性材料檢測片具有起支承作用的凸邊，可以運用電容性檢測的方法實現傳感作用，也可以通過裝在檢測片上的應變電阻片實現傳感作用。

本發明是用硅片作為壓力檢測片的一種壓力檢測盒，檢測片安置在平坦的承托面之間，具有凹進的表面。當壓力差為零時，每個凹面對向著一個承托面。凹進面是在檢測片處于變形狀態時經過精細加工而制成的，故當需要檢測的壓力將檢測片推向承托面時，對向著承托面的檢測片表面將會變得平坦，而且完全頂靠在承托面上。由于這種完全的頂靠，就免除了產生使脆性材料制作的檢測片遭受破壞的過應力。檢測片的制作，最好采用硅、蘭寶石、鍺或者其他半導體或適當的陶瓷材料。

在與承托面相對的硅片表面上怎么制做凹口的問題，可以通過結構設計的方法來解決，而不需要在承托面上加工或制作一層表面。承托面最好用玻璃來制作。當采用電容性檢測方法時，可在玻璃面上沉積一層金屬電容器板。

檢測片凹面的制作最好采用批量制作，就是在一塊硅片上制作好幾塊檢測片，然后將承托片粘結上去。粘結完成之后，再將硅片與承托片切開，便作成了單個的壓力檢測盒。

制作檢測片的表面時，先對檢測片施加壓力，使其變形，然后在此壓力繼續存在的情況下，將另一側的表面磨平磨光。將壓力去除之后，一個完全符合要求的凹口就在磨光的表面上形成了。

在檢測面的另一面，即與有凹口相反的一面，可以用同樣的方法再制作一個凹口。這種檢測片可以用兩塊硅片來制作，每塊上制作一個凹口，或稱半檢測片。將兩塊半檢測片的內表面粘結在一起，便作成一個有兩個向外凹口的檢測元件，在其兩面再加上承托片。

另一個制作方法是采用兩塊硅片，各含半個檢測片，加上壓力，使兩個半檢測片均向外突出。在壓力繼續保持和凸出形狀不變的情況下，將兩塊硅片的外表面粘結在一起。粘結材料是會凝固的。當其凝固之后，就使受壓變形的檢測片保持著變形狀態，即使壓力去除之后，也不會恢復原形。然后再將承托片粘結在硅片的兩面。

無論哪種形式的檢測片，都是用來檢測差值壓力。檢測片的一側如果受到壓力，則向承托片的表面運動，當其靠上承托面時，就變得甚為平坦，因而就受到全面的承托而與太大的過壓相抗衡。

這個壓力檢測盒夾持在套夾之間。套夾是一個整體結構，其材料的熱膨脹系數與壓力檢測盒的熱膨脹系數是一致的，故能將壓力檢測盒夾持在一起，而且在盒子的全部圓面上保持著均勻的壓力。這個夾持結構內也有一條孔道，使壓力能夠進入檢測元件。再者，當待測的壓力的靜態條件不同時，檢測片的間隔可能發生變化，對夾持結構或套夾形狀進行適當選擇，便可對這種間隔變化進行機械補償。對電容性傳感器來說，這種補償技術是很有用的。靜態壓力是檢測片兩個側面所受壓力的平均值。在多數情況下，當被檢測的差壓低達每平方英寸一磅時，差壓傳感器線路上的靜態壓力可能達到每平方英寸幾百甚至幾千磅。所以傳感器無論是靜態線壓力在高值或低值范圍內變化時都能應用。正確選定傳感器套夾的夾持位置以及對影響傳感器變形的密封區域進行調整，這樣就能補償差值靜態線壓力。這種差值靜態線壓力又能對檢測片的剛性產生影響，并進而影響當一個給定的差值壓力作用在檢測片上時所發生的變形響應。因為靜態力能使形成一個電容板的檢測器表面與形成另一塊電容器板的承托面之間的間隔有所增大，故當靜態壓力升高時，改變這些表面就會使其分開。將壓力檢測盒夾持在套夾之內，檢測片的徑向壓力便會降低，同時也就有可能進行補償。

各種傳感器都可以用批量制作來進行，這樣可使制作費用有所降低。從批量加工法可以看出，在加工過程中，可以在一硅片上制作好幾個檢測片，將起承托作用的玻璃盤或硅片加以粘結，在加工過程結束之后，將硅片切開，便得出好幾個傳感器。

圖1是本發明的壓力傳感器的總體圖，圖上表示出傳感器壓力檢測盒的安裝位置。

圖2是圖1所示裝置安裝在套夾之內的情況，圖上表示出隔離片向壓力檢測盒傳送壓力的情況。

圖3是檢測片和承托片的剖面圖，圖上表示出批量制作法的初始步驟，不過只畫出一個測壓盒。

圖4是圖3所示剖面圖的進一步加工。