并联电容式电容压力传感器制造技术

本实用新型专利技术的目的是提供一种并联电容式电容压力传感器，有效解决了单个电容压力传感器受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高，内阻太大、信噪比小等问题，包括匹配外壳，与匹配外壳组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其技术要点是：所述引压口为带公共焊座引压口，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳内的定电极、动电极和管状引出电极的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。其结构设计合理，电容相对变化量成倍增加，显著提高了灵敏度和信噪比，稳定性好，测量精度高，降低了内阻，使量程与单个相比，上限不变，向小微方向大幅扩展。

【技术实现步骤摘要】
并联电容式电容压力传感器
本技术涉及一种电容压力传感器，特别是一种在一个屏蔽壳体内组合到一个引压口上的至少两个电容压力传感器，将各定电极的管状引出电极相连接的并联电容式电容压力传感器。它可以广泛应用于微电子、铀浓缩等需高可靠性、小微量程的高精度测量。
技术介绍
目前的基于平行板电容原理的电容压力传感器，对小微压力测量呈优势，都是单个的电容或单个的差动电容，它的电极板面积是受限的，现在能见到的最大直径在60mm左右，受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高。具有代表性的是美国MKS公司的626型电容压力传感器。以此为例，量程：绝对压力13.332Pa。虽然电容传感器外壳为60mm，但有效定电极的直径只有30mm左右。其原因是：动电极为恒弹性合金膜片制作，厚度20μm左右，很难绷平和焊接后不变形。实践经验：最大极板面积≤20cm2，再大输出不稳定，要发生蠕变和滞后。那么，对于这样的干式电容，绝压时，输出的电容变化量为1pF到100pF左右，输出太小，传感器内阻太大，对于非线性修正、补偿、放大的电路来说，输入阻抗太高，放大倍数太大，信噪比小，特别是测量小微压力的传感器（1.5kPa至10-2Pa）就很难做。现有的电容压力传感器，当测到绝对压力13.332Pa以下时，精度一般在±0.5%F.S以下，零点在每次使用前，都要在10-5Pa以上高真空调零点。太麻烦不说，有时无法办得到。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种并联电容式电容压力传感器，有效解决了单个电容压力传感器受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高，内阻太大、信噪比小等问题，其结构设计合理，电容相对变化量成倍增加，显著提高了灵敏度和信噪比，稳定性好，测量精度高，降低了内阻，使量程与单个相比，上限不变，向小微方向大幅扩展。本技术所采用的技术方案是：该并联电容式电容压力传感器包括匹配外壳，与匹配外壳组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其技术要点是：所述引压口为带公共焊座引压口或并联引压口，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳内的定电极、动电极和管状引出电极的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。夹持动电极的带有刃口焊口的所述过渡焊接环与带公共焊座引压口所采用的材料均与动电极的材质相同。两个所述动电极利用带有刃口焊口的过渡焊接环与带有公共焊座引压口夹持绷紧固定，与定电极的带有内环口的匹配外壳上的刃口焊口焊接固定在一起。所述动电极与定电极在惰性气体保护下焊接在一起。所述动电极与过渡焊接环及带公共焊座引压口采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。本技术具有的优点及积极效果是：由于本技术将至少两个相同规格的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器，所以其结构设计合理，电容相对变化量成倍增加，显著提高了灵敏度和信噪比，稳定性好，测量精度高，降低了内阻，使量程与单个相比，上限不变，向小微方向大幅扩展。其主要理由是：本技术采用至少两个（可以是除了1的奇数）电容压力传感器的定电极相连接，让电容并联，虽然存在着并联后，总电容为每个电容压力传感器电容之和，充放电时间变长，但是既使十二个电容压力传感器的电容并联后，最大值也只有1200pF左右，充放电时间仍在微秒级别，不影响传感器精度和测量响应时间。但却使电容压力传感器的电容相对变化量成倍增加，灵敏度成倍增加。理论计算和实测都显示出，与单个电容压力传感器相比，量程上限不变；由于灵敏度的提高，量程向小微方向大幅扩展，使并联后的量程变宽。由于电容相对变化量成倍增加，传感器稳定性大大提高。这是因为封入一个屏蔽壳内的电容越大，越稳定，外部电磁场变化对其影响值唯一，那么，用以抵抗影响的能量一定，而用于输出的信号就强大多了，电路放大倍数就小，稳定性好。例如：量程上限7.5kPa的电容压力传感器，最小量程为：表压0～2000Pa，两个并联后，量程上限仍为0～7.5kPa，可量程下限为0～200Pa。十二个上述传感器并联后，量程上限仍为7.5kPa，下限为0～2Pa。表压上限为0～200Pa，改为绝对压力后，十二个电容绝对压力传感器并联，量程下限为10-6Pa，精度0.5%F.S以上。效果十分显著。因此，本技术有效地解决了单个电容压力传感器受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高，内阻太大、信噪比小等问题。附图说明以下结合附图对本技术作进一步描述。图1是本技术两个电容压力传感器并联的一种结构示意图；图2是图1的Ⅰ部放大结构示意图；图3是采用图1所示结构的十二个电容压力传感器并联的一种结构示意图；图4是图3俯视图；图5是采用图1所示结构的四个电容压力传感器并联的一种结构示意图；图6是采用图1所示结构的六个电容压力传感器并联的一种结构示意图；图7是本技术所用的单电容压力传感器的一种结构示意图；图8是图7的Ⅱ部放大结构示意图；图9是采用图7所示结构的六个单电容压力传感器并联的一种结构示意图；图10是图9的俯视图。图中序号说明：1动电极、2导电薄膜层、3绝缘膜层、4蓝宝石绝缘体、5管状引出电极、6匹配外壳、7钎焊层、8过渡焊接环、9带公共焊座引压口、10引线、11屏蔽壳、12并联引压口、13密封环、14并联安装座、15带焊座环口引压口、16单个电容压力传感器。具体实施方式根据图1～10详细说明本技术的具体结构。该并联电容式电容压力传感器包括匹配外壳6，与匹配外壳6组装在一起的定电极、蓝宝石绝缘体4以及蓝宝石绝缘体凹形抛物面上的导电薄膜层2、绝缘膜层3、管状引出电极5、过渡焊接环8、动电极1和引压口等件。其中引压口为带公共焊座引压口9或并联引压口12，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳6、过渡焊接环8、公共焊接座9内的定电极、动电极1和管状引出电极5的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口9或并联引压口12上，定电极通过引线10相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。夹持动电极1的带有刃口焊口的过渡焊接环8与带公共焊座引压口9所采用的材料均与动电极1的材质相同。本实施例中的动电极与过渡焊接环及带公共焊座引压口采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。为了确保焊接质量，两个动电极1利用带有刃口焊口的过渡焊接环8与带有公共焊座引压口9夹持绷紧固定，与定电极的带有内环口的匹配外壳6上的刃口焊口焊接固定在一起。动电极1与定电极在惰性气体保护下焊接在一起。本实施例中图3－6所示结构是在一个屏蔽壳体内组合到一个并联引压口12上的至少两个电容压力传感器，图9－10所示结构是在一个屏蔽壳体内组合到一个并联引压口12上的至少两个单电容压力传感器。都是把定电极管状引出电极5通过引线10连接，构成的并联电容式电容压力传感器。这些并联电容式电容压力传感器不分主次，仅表述是几种常用的并联结构。只要并联引压口12轴线与重力方向重合，即并联引压口12向下或向上，其中的动电极1就是立着用的，即受压后动电极1位移方向与重力方向（正交）垂直，就能有效回避动电极自重产生的影响。理论上讲，一般的现有单个电容压力传感器用上述方法并联是可以的。但不如本实施例中的单个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联电容式电容压力传感器，包括匹配外壳，与匹配外壳组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其特征在于：所述引压口为带公共焊座引压口或并联引压口，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳内的定电极、动电极和管状引出电极的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。

【技术特征摘要】
1.一种并联电容式电容压力传感器，包括匹配外壳，与匹配外壳组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其特征在于：所述引压口为带公共焊座引压口或并联引压口，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳内的定电极、动电极和管状引出电极的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。2.根据权利要求1所述的并联电容式电容压力传感器，其特征在于：夹持动电极的带有刃口焊口的所述过渡焊接环与带公共焊座引压...

【专利技术属性】
技术研发人员：段磊，段祥华，郁楠，张晓丽，段祥照，
申请(专利权)人：沈阳市传感技术研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁,21