采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，定电极单端悬浮结构体采用装配式定电极结构，包括定电极装配式悬浮外壳、支撑于定电极装配式悬浮外壳内的定电极绝缘体、弹性定位器、焊接于定电极装配式悬浮外壳顶部的端盖、设于端盖与定电极绝缘体之间的三波压簧、焊接于端盖上的玻璃绝缘子，定电极装配式悬浮外壳、端盖、三波压簧分别采用与定电极绝缘体热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制成且表面镀金。本发明专利技术从根本上解决现有电极单端悬浮的电容压力传感器存在的生产效率低、生产成本高的问题，测量结果受温度影响极小，保证了传感器的测量精度，稳定性好。

Electrode Suspension Capacitive Pressure Sensor with Assembled Fixed Electrode

The invention relates to an assembly type fixed electrode suspension capacitive pressure sensor, which comprises a fixed electrode single-ended suspension structure and a movable electrode single-ended suspension structure welded by thin-wall edges relative to each other. The fixed electrode single-ended suspension structure adopts an assembly type fixed electrode structure, including a fixed electrode assembly suspension shell and a fixed electrode insulation supported in the fixed electrode assembly suspension shell. The body, the elastic locator, the end cap welded on the top of the fixed-electrode assembly suspension housing, the three-wave compression spring between the end cap and the fixed-electrode insulator, the glass insulator welded on the end cap, the fixed-electrode assembly suspension housing, the end cap and the three-wave compression spring are made of the same or matching constant elastic alloy with the thermal expansion coefficient of the fixed-electrode insulator respectively, and the surface is gold-plated. The invention fundamentally solves the problems of low production efficiency and high production cost existing in the existing capacitive pressure sensor with single-ended suspension of electrodes, and the measurement results are very little affected by temperature, thus ensuring the measurement accuracy and good stability of the sensor.

【技术实现步骤摘要】
采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器
本专利技术涉及采用装配式定电极的电容压力传感器，特别是一种采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，适用于测量气体介质的微小压力和微小绝对压力，尤其适用于有一定腐蚀性的气体。
技术介绍
对于电容式绝对压力传感器（真空规）的现有技术代表者，处于世界垄断地位的美国MKS公司的真空规，由于定电极绝缘体选用了含Al2O395%的95陶瓷制作，动电极及夹持焊接固支动电极的结构，以及采用装配式封装了定电极绝缘体的外壳等结构件全部用比95陶瓷的热膨胀系数大1倍多的耐腐蚀恒弹性合金制作，造成定动电极受温度影响发生很大的相对位移，纵向，定电极与动电极有±28×10-3μm/±1℃的变化，横向，定电极相对动电极最多可以位移0.5mm。因此，要想达到0.2级精度，传感器要在45℃±1℃的恒温包中工作。并且，每次使用前，要在高真空下调零点。这种调零点的操作在应用中非常费时，也太麻烦，甚至有时根本无法实现。本申请人为解决上述问题，申请了一种“电极单端悬浮的电容压力传感器”，公开号为CN107907263A。如图3～图4所示，其包括带引压口支座1、双面镀贵金属的动电极2、连体屏蔽环16、薄壁刃口焊口17、动电极刃口焊口15、上夹持环3、定电极钎焊式悬浮外壳18、钎焊口21、蓝宝石绝缘体19、导电膜层6、绝缘膜层7、管式电极20。由于动电极采用恒弹性金属制作的双面镀贵金属层的动电极2；定电极绝缘体采用蓝宝石单晶制作的蓝宝石绝缘体19，带引压口支座1、上夹持环3、双面镀贵金属层的动电极2和动电极刃口焊口15，相互结合在一起构成带有刃口薄壁端的动电极单端悬浮结构体，该动电极单端悬浮结构体为焊接式动电极悬浮结构；封接有管式电极20的蓝宝石绝缘体19、钎焊层和底部有连体屏蔽环16的定电极悬浮外壳18，钎焊构成带有刃口薄壁端的定电极单端悬浮结构体，该定电极单端悬浮结构体为焊接式定电极悬浮结构；焊接式定、动电极悬浮结构利用薄壁刃口焊接在一起，组成动、定电极单端悬浮的电容压力传感器。由于使用了薄壁刃口结构，将热膨胀系数相差1倍左右的不同恒弹性合金制作的结构焊接在了一起，这个焊接面与焊接固支动电极的平面等高，在同一个空间平面上。利用薄壁刃口来缓冲焊接应力与热应力，使定、动电极相对悬浮和系留，在温度变化时，使定电极、动电极的伸缩从这一相同的平面各自向与此平面相反方向变化，定、动电极距离相对不变，使温度影响很微小。在纵向，定动电极受温影响只是定、动电极间预留的间隙平均值，大约100μm的间隙，按定电极的热膨胀率变化，大约是100μm×7×10-6/℃=7×10-4μm/℃，所受温度影响可以用电路补偿，在50℃温区内，使精度达到0.15级；横向，定电极与动电极中心对称，不发生相对位移。因此，该专利申请比美国MKS公司的上述产品有了明显进步。电极单端悬浮的结构设置保证了传感器温度漂移大幅减小，显著提高测量精度，与同样量程及用途的同类产品相比，完全避免测量介质温度变化及机械冲击对动、定电极的膨胀系数不匹配的影响，减少了动、定电极的材料膨胀系数不同引起的测量误差的问题。但上述“电极单端悬浮的电容压力传感器”仍有如下不足：1、该定电极单端悬浮结构体为焊接式定电极悬浮结构，具体的说是钎焊式定电极悬浮结构，采用的蓝宝石定电极绝缘体19与定电极钎焊式悬浮外壳18和管式电极20分别利用钎焊封接，则导致其生产效率较低。2、由于定电极单端悬浮结构体采用钎焊封接结构，则不能用钎焊焊接的绝缘材料或不能用高温钎焊的材料不能用于该结构中，则定电极绝缘体的材质选择和与其钎焊焊接的材料选择受到一定的限制，生产成本相对较高。基于此，现有的电极单端悬浮的电容压力传感器仍需改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种结构简单、使用可靠的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，从根本上解决现有电极单端悬浮的电容压力传感器存在的生产效率低、生产成本高的问题，同时测量结果受温度影响极小，保证了传感器的测量精度，稳定性好。本专利技术的技术方案是：一种采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，动电极单端悬浮结构体包括带引压口支座、上夹持环、夹持焊接固支于带引压口支座和上夹持环之间的动电极，带引压口支座的上表面设有对应动电极的抛物凹面A和位于抛物凹面A外周的环形固支平面A，上夹持环的下表面设有与抛物凹面A边缘相对的抛物凹面B和位于抛物凹面B外周的环形固支平面B，上夹持环的上端为不受约束自由端，其技术要点是：所述定电极单端悬浮结构体采用装配式定电极结构，其包括定电极装配式悬浮外壳、支撑于定电极装配式悬浮外壳内的由恒弹性绝缘材料制作的定电极绝缘体、弹性定位器、焊接于定电极装配式悬浮外壳顶部的端盖、设于端盖底面与定电极绝缘体顶面之间的三波压簧、焊接于端盖上的封接有柱状电极的玻璃绝缘子，所述定电极绝缘体的下端为不受约束自由端且底面设有与抛物凹面A中部相对的抛物凹面C，且抛物凹面C上设有导电膜层，所述导电膜层上设有绝缘膜层，所述导电膜层依次通过定电极绝缘体内设置的金属化管状电极、定电极绝缘体顶面的欧姆接触膜和锥形弹簧与柱状电极导通，所述定电极装配式悬浮外壳的底面边缘和带引压口支座的顶面边缘分别设有薄壁刃口，二者的薄壁刃口对接焊接在一起形成薄壁刃口焊口，所述定电极装配式悬浮外壳、端盖、三波压簧分别采用与定电极绝缘体热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制成且表面镀金。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述定、动电极单端悬浮结构体的热膨胀系数相差一倍。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述动电极采用恒弹性合金制作的双面镀贵金属层的薄膜动电极，所述上夹持环和带引压口支座分别采用与动电极相同的恒弹性合金材料制作而成，热膨胀系数相同，表面镀金。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述定电极装配式悬浮外壳和端盖分别设有相互对接的薄壁刃口结构。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述动电极被夹持封装在环形固支平面A和环形固支平面B之间，所述带引压口支座和上夹持环的对接刃口处经过焊接形成动电极刃口焊口，所述薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口位于同一平面内，所述定电极装配式悬浮外壳底部对应薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口之间的位置设有连体屏蔽环，所述带引压口支座的上表面设有对应连体屏蔽环的悬浮环槽，连体屏蔽环悬浮于其中。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述定电极绝缘体中心设有用于形成金属化管状电极的中心孔，所述欧姆接触膜位于中心孔顶端外周呈环形，所述锥形弹簧一端与玻璃绝缘子的柱状电极内端焊接，另一端顶靠在欧姆接触膜上，弹性连接欧姆接触膜与柱状电极，将电容变化的电信号输出。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器,所述端盖上焊接有与定电极装配式悬浮外壳内部相通的背压引管，用作表压测量时的大气压引入口；或用作绝对压力测量时，与吸气剂室相连，并分出抽真空管口，边抽真空边高温激活吸气剂，抽至高真空状态，而后封闭抽真空管口。上述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，所述玻璃绝缘子利用含钴玻璃将柱状电极熔封在绝缘子不锈钢外壳中，所述绝缘子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，动电极单端悬浮结构体包括带引压口支座、上夹持环、夹持焊接固支于带引压口支座和上夹持环之间的动电极，带引压口支座的上表面设有对应动电极的抛物凹面A和位于抛物凹面A外周的环形固支平面A，上夹持环的下表面设有与抛物凹面A边缘相对的抛物凹面B和位于抛物凹面B外周的环形固支平面B，上夹持环的上端为不受约束自由端，其特征在于：所述定电极单端悬浮结构体采用装配式定电极结构，其包括定电极装配式悬浮外壳、支撑于定电极装配式悬浮外壳内的由恒弹性绝缘材料制作的定电极绝缘体、弹性定位器、焊接于定电极装配式悬浮外壳顶部的端盖、设于端盖底面与定电极绝缘体顶面之间的三波压簧、焊接于端盖上的封接有柱状电极的玻璃绝缘子，所述定电极绝缘体的下端为不受约束自由端且底面设有与抛物凹面A中部相对的抛物凹面C，且抛物凹面C上设有导电膜层，所述导电膜层上设有绝缘膜层，所述导电膜层依次通过定电极绝缘体内设置的金属化管状电极、定电极绝缘体顶面的欧姆接触膜和锥形弹簧与柱状电极导通，所述定电极装配式悬浮外壳的底面边缘和带引压口支座的顶面边缘分别设有薄壁刃口，二者的薄壁刃口对接焊接在一起形成薄壁刃口焊口，所述定电极装配式悬浮外壳、端盖、三波压簧分别采用与定电极绝缘体热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制成且表面镀金。...

【技术特征摘要】
1.一种采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，动电极单端悬浮结构体包括带引压口支座、上夹持环、夹持焊接固支于带引压口支座和上夹持环之间的动电极，带引压口支座的上表面设有对应动电极的抛物凹面A和位于抛物凹面A外周的环形固支平面A，上夹持环的下表面设有与抛物凹面A边缘相对的抛物凹面B和位于抛物凹面B外周的环形固支平面B，上夹持环的上端为不受约束自由端，其特征在于：所述定电极单端悬浮结构体采用装配式定电极结构，其包括定电极装配式悬浮外壳、支撑于定电极装配式悬浮外壳内的由恒弹性绝缘材料制作的定电极绝缘体、弹性定位器、焊接于定电极装配式悬浮外壳顶部的端盖、设于端盖底面与定电极绝缘体顶面之间的三波压簧、焊接于端盖上的封接有柱状电极的玻璃绝缘子，所述定电极绝缘体的下端为不受约束自由端且底面设有与抛物凹面A中部相对的抛物凹面C，且抛物凹面C上设有导电膜层，所述导电膜层上设有绝缘膜层，所述导电膜层依次通过定电极绝缘体内设置的金属化管状电极、定电极绝缘体顶面的欧姆接触膜和锥形弹簧与柱状电极导通，所述定电极装配式悬浮外壳的底面边缘和带引压口支座的顶面边缘分别设有薄壁刃口，二者的薄壁刃口对接焊接在一起形成薄壁刃口焊口，所述定电极装配式悬浮外壳、端盖、三波压簧分别采用与定电极绝缘体热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制成且表面镀金。2.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述定、动电极单端悬浮结构体的热膨胀系数相差一倍。3.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述动电极采用恒弹性合金制作的双面镀贵金属层的薄膜动电极，所述上夹持环和带引压口支座分别采用与动电极相同的恒弹性合金材料制作而成，热膨胀系数相同，表面镀金。4.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述定电极装配式悬浮外壳和端盖分别设有相互对接的薄壁刃口结构。5.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述动电极被夹持封装在环形固支平面A和环形固支平面B之间，所述带引压口支座和上夹持环的对接刃口处经过焊接形成动电极刃口焊口，所述薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口位于同一平面内，所述定电极装配式悬浮外壳底部对应薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口之间的位置设有连体屏蔽环，所述带引压口支座的上表面设有对应连体屏蔽环的悬浮环槽，连体屏蔽环悬浮于其中。6.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述定电极绝缘体中心设有用于形成金属化管状电极的中心孔，所述欧姆接触膜位于中心孔顶端外周呈环形，所述锥形弹簧一端与玻璃绝缘子的柱状电极内端焊接，另一端顶靠在欧姆接触膜上，弹性连接欧姆接触膜与柱状电极，将电容变化的电信号输出。7.根据权利要求1所述的采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述端盖上焊接有与定电极装配式悬浮外壳内部相通的背压引管，用作表压测量时的大气压引入口；或用作绝对压力测量时，与吸气剂室相连，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲豫，周得全，段磊，孙晓茜，
申请(专利权)人：沈阳市传感技术研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21