一种压力敏感元件、封装方法及孔隙水压计技术

本发明专利技术公开了一种压力敏感元件、封装方法及孔隙水压计，压力敏感元件包括：敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆，在敏感元件保护壳的内部固定放置一个PCB转换电路板，通过将敏感芯体和屏蔽电缆固定连接在PCB转换电路板上，省去了原有大玻璃支架(玻璃环)所占用空间；由于无应力胶具有隔热、防水密封等作用，因此使用无应力胶保护敏感芯体，可以实现在保证能够测量到液体介质压力的前提下，仅需较小的涂覆接触面，就可准确的测量液体介质压力，并且能够保护敏感芯体免受侧向外力作用，从而无需将敏感元件保护壳的壳体壁增大，因此，本发明专利技术大大减小了压力敏感元件的尺寸，从而减小了封装该压力敏感元件的尺寸。

A Pressure Sensitive Component, Packaging Method and Pore Hydraulic Meter

【技术实现步骤摘要】
一种压力敏感元件、封装方法及孔隙水压计
本专利技术涉及孔压量测
，更具体的说，涉及一种压力敏感元件、封装方法及孔隙水压计。
技术介绍
孔隙水压计(简称孔压计)是观测土体中超静孔隙水压力增长与消散的关键性量测传感器，可用于监测、判别场地和岩土构筑物等力学性态与稳定性。孔隙水压计主体部分主要由透水石、压力敏感元件、保护外壳等组成。目前，大量数据统计表明，在静力离心模型试验、动力离心模型试验和常规振动台试验中，基于对被测流场的特殊需求，以及准确获取宽频带上的高频动态压力变化规律，对孔隙水压计的微型化、量测精度、量测可靠性和使用寿命等多方面提出极为严格的要求。孔压量测的压力敏感元件作为孔隙水压计最为重要的组成部分，对孔隙水压计的尺寸大小等起到至关重要的作用。然而，现有技术中的压力敏感元件存在尺寸过大(直径约在18mm，厚度6mm)，易造成封装后的孔隙水压计存在整体尺寸较大的问题，造成压力敏感元件尺寸过大的原因为：1)需要将敏感芯体安放在一个贯通的大玻璃支架(玻璃环)上，然后再将大玻璃支架焊接在敏感元件保护壳内，从而导致敏感元件的尺寸扩大；2)在敏感芯体前端注入的是硅油，通过硅油进行压力介质的传递，并且，为了保证能够测量到液体介质压力，需要将整个接触面做大；3)由于硅油无法保护敏感芯体不受侧向外力作用，因此为保护内部的敏感芯体免受外界干扰，需要将敏感元件保护壳的壳体壁增大。因此使得在静力离心模型试验、动力离心模型试验和常规振动台试验中，易对复杂流场状态造成较大干扰，导致获取的孔隙水压力的动态变化规律存在一定偏差，不符合多场耦合和复杂土体环境中高精度、高灵敏和准确的孔隙水压测试需求。因此，如何提供一种尺寸小的压力敏感元件，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开一种敏感元件、封装方法及孔隙水压计，以实现通过将敏感芯体固定连接在PCB转换电路板上，并使屏蔽电缆穿过敏感元件保护壳的电缆定位孔与PCB转换电路板的后端固定连接，省去原有大玻璃支架(玻璃环)所占用的空间，从而优化敏感元件保护壳的内部空间尺寸；进一步，相对于传统方案中使用硅油而言，本专利技术使用无应力胶保护敏感芯体，由于无应力胶具有隔热、防水密封、增加电绝缘强度等作用，因此可以实现在保证能够测量到液体介质压力的前提下，仅需较小的涂覆接触面，就可准确的测量液体介质压力，并且能够保护敏感芯体免受侧向外力作用，从而无需将敏感元件保护壳的壳体壁增大，因此，本专利技术大大减小了压力敏感元件的尺寸，从而减小了封装该压力敏感元件的尺寸，使得在静力离心模型试验、动力离心模型试验和常规振动台试验中，不容易对复杂流场状态造成较大干扰，提高了获取的获取的孔隙水压力的动态变化规律的准确性，满足了多场耦合和复杂土体环境中高精度、高灵敏和准确的孔隙水压测试需求。一种压力敏感元件，包括：敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆，所述敏感元件保护壳上设置有注胶口、通气孔和电缆定位孔；所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接，所述屏蔽电缆穿过所述电缆定位孔与所述PCB转换电路板的后端固定连接，且所述屏蔽电缆与所述电缆定位孔之间密封固定，由所述敏感芯体、所述PCB转换电路板和所述屏蔽电缆构成的整体通过所述注胶口放置于所述敏感元件保护壳的内部，并通过无应力胶固定，所述敏感元件保护壳的所述通气孔与所述敏感芯体的通气孔连通。可选的，所述固定连接包括：焊接。可选的，所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接，具体包括：所述敏感芯体上的金丝线与所述PCB转换电路板的正面焊点焊接连接。可选的，所述无应力胶包括：硅橡胶弹性体。可选的，所述敏感芯体包括：微机电系统MEMS压阻式压力敏感芯片。可选的，所述屏蔽电缆为硅胶电缆。一种孔隙水压计，所述孔隙水压计包括：上述所述的压力敏感元件。一种孔隙水压计的封装方法，包括：提供敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆；将所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接；将所述屏蔽电缆从所述敏感元件保护壳的电缆定位孔穿过，与所述PCB转换电路板的侧面固定连接；在所述敏感元件保护壳的底部涂抹粘结剂；将所述敏感芯体、所述PCB转换电路板和所述屏蔽电缆构成的整体通过所述敏感元件保护壳上的注胶口放置于所述敏感元件保护壳的内部，通过所述粘结剂对所述PCB转换电路板进行固定；当所述粘结剂与所述PCB转换电路板完全粘结后，使用无应力胶填充和覆盖所述敏感芯体的正面感应端；使用电缆胶对所述屏蔽电缆和所述电缆定位孔之间进行密封。从上述的技术方案可知，本专利技术公开了一种压力敏感元件、封装方法及孔隙水压计，压力敏感元件包括：敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆，敏感芯体与PCB转换电路板的前端固定连接，屏蔽电缆穿过敏感元件保护壳的电缆定位孔，与PCB转换电路板的后端固定连接，由敏感芯体、PCB转换电路板和屏蔽电缆构成的整体通过注胶口放置于敏感元件保护壳的内部，并通过无应力胶固定，敏感元件保护壳的通气孔与敏感芯体的通气孔连通。本专利技术在敏感元件保护壳的内部固定放置了一个PCB转换电路板，通过将敏感芯体固定连接在PCB转换电路板上，并使屏蔽电缆穿过敏感元件保护壳的电缆定位孔与PCB转换电路板的后端固定连接，省去了原有大玻璃支架(玻璃环)所占用的空间，从而优化了敏感元件保护壳的内部空间尺寸；进一步，相对于传统方案中使用硅油而言，本专利技术使用无应力胶保护敏感芯体，由于无应力胶具有隔热、防水密封、增加电绝缘强度等作用，因此可以实现在保证能够测量到液体介质压力的前提下，仅需较小的涂覆接触面，就可准确的测量液体介质压力，并且能够保护敏感芯体免受侧向外力作用，从而无需将敏感元件保护壳的壳体壁增大，因此，本专利技术大大减小了压力敏感元件的尺寸，从而减小了封装该压力敏感元件的尺寸，使得在静力离心模型试验、动力离心模型试验和常规振动台试验中，不容易对复杂流场状态造成较大干扰，提高了获取的获取的孔隙水压力的动态变化规律的准确性，满足了多场耦合和复杂土体环境中高精度、高灵敏和准确的孔隙水压测试需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的爆炸图；图2(a)为本专利技术实施例公开的一种敏感元件保护壳的左侧视示意图；图2(b)为本专利技术实施例公开的一种敏感元件保护壳的右侧视示意图；图3(a)为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的左侧视的整体结构示意图；图3(b)为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的右侧视的整体结构示意图；图4(a)为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的的内部结构示意图；图4(b)为本专利技术实施例公开的另一种压力敏感元件的的内部结构示意图；图5(a)为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的侧面图；图5(b)为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的切面图；图6为本专利技术实施例公开的一种压力敏感元件的封装方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力敏感元件，其特征在于，包括：敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆，所述敏感元件保护壳上设置有注胶口、通气孔和电缆定位孔；所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接，所述屏蔽电缆穿过所述电缆定位孔与所述PCB转换电路板的后端固定连接，且所述屏蔽电缆与所述电缆定位孔之间密封固定，由所述敏感芯体、所述PCB转换电路板和所述屏蔽电缆构成的整体通过所述注胶口放置于所述敏感元件保护壳的内部，并通过无应力胶固定，所述敏感元件保护壳的所述通气孔与所述敏感芯体的通气孔连通。

【技术特征摘要】
1.一种压力敏感元件，其特征在于，包括：敏感芯体、PCB转换电路板、敏感元件保护壳和屏蔽电缆，所述敏感元件保护壳上设置有注胶口、通气孔和电缆定位孔；所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接，所述屏蔽电缆穿过所述电缆定位孔与所述PCB转换电路板的后端固定连接，且所述屏蔽电缆与所述电缆定位孔之间密封固定，由所述敏感芯体、所述PCB转换电路板和所述屏蔽电缆构成的整体通过所述注胶口放置于所述敏感元件保护壳的内部，并通过无应力胶固定，所述敏感元件保护壳的所述通气孔与所述敏感芯体的通气孔连通。2.根据权利要求1所述的压力敏感元件，其特征在于，所述固定连接包括：焊接。3.根据权利要求1所述的压力敏感元件，其特征在于，所述敏感芯体与所述PCB转换电路板的前端固定连接，具体包括：所述敏感芯体上的金丝线与所述PCB转换电路板的正面焊点焊接连接。4.根据权利要求1所述的压力敏感元件，其特征在于，所述无应力胶包括：硅橡胶弹性体。5.根据权利要求1所述的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永志，汤兆光，孙锐，王体强，段雪锋，袁晓铭，吴天亮，杨明辉，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23