一种新型高准确度差压变送器制造技术

一种新型高准确度差压变送器，包括壳体、差压传感器、测量膜盒，所述差压传感器、测量膜盒安装在所述壳体内，所述差压传感器安装在所述测量膜盒上方；所述差压传感器包括芯片、管座，所述管座由管座本体与转接端子组成，所述管座本体与转接端子通过玻璃烧结连接在一起，所述芯片、管座通过胶水在所述管座底部固定连接；所述管座本体包括差压烧结部件、贴片二极管、引脚玻璃管、引线、油管。本发明专利技术所述的一种新型高准确度差压变送器，高精度、高稳定性、高可靠性，通过结构的优化设计，解决了现有技术中差压变送器固有过载能力差的问题，提高了差压传感器输出线性度和响应灵敏度，成本低、易于系列化，应用前景广泛。

A new type of high accuracy differential pressure transmitter

【技术实现步骤摘要】
一种新型高准确度差压变送器
本专利技术涉及差压变送器
，具体涉及一种新型高准确度差压变送器。
技术介绍
差压变送器是用来检测生产过程运行中流体的流量、差压、压力、液位、密度等参数的现场仪表,因它直接与被测介质相接触,所以经常在高温、低温、腐蚀、振动、冲击、辐射等恶劣环境中运行,以及由于工艺流程的大型化、复杂化及计算机集散控制的应用,因此对变送器的精确度、长期稳定性、可靠性等均有很高的要求。从早期精度低、笨重的大位移水银浮子式差压计,到50年代体积大、结构复杂、可靠性差、精度低的力平衡式差压变送器。到了70年代,随着技术的发展,出现了第3代微位移电子式变送器。经过了几十年的发展历程,新一代差压变送器结构简单、体积小、精度高、可靠性好。敏感元件主要有电容式、扩散硅式、电感式等。进入90年代,由于电子技术、计算机技术的高速发展以及微电子机械技术的出现,使差压变送器越做越小，功能也越来越强，正向微型化、高精度、智能化、数字化方向快速发展。差压变送器中最核心的部件是差压传感器，差压传感器有着广泛的应用领域，尤其在航空航天、汽车工业以及石油石化中有着重要的应用。比如说在汽车领域，差压传感器可以用来检测油压、轮胎内气压、气缸是否漏气、引擎表面的温度差以及引擎内压力差等方面的参数与性能。需要说明的是，在某些苛刻的工业环境下的应用，对差压传感器的过载特性提出了新的挑战与要求，为此有必要研究具有过载保护特性、高精度、高可靠性，可适用于各种苛刻或极端工业环境下的差压传感器。中国专利申请号为CN201410398606.5公开了一种智能微差压变送器及其方法，提高了整体电路和传输信号的稳定性，具有较强的抗干扰能力，没有对过载保护特性、高精度、高可靠性进行提高。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服以上不足，本专利技术的目的是提供一种新型高准确度差压变送器，高精度、高稳定性、高可靠性，通过结构的优化设计，解决了现有技术中差压变送器固有过载能力差的问题，提高了差压传感器输出线性度和响应灵敏度，成本低、易于系列化，应用前景广泛。技术方案：一种新型高准确度差压变送器，包括壳体、差压传感器、测量膜盒，所述差压传感器、测量膜盒安装在所述壳体内，所述差压传感器安装在所述测量膜盒上方；所述差压传感器包括芯片、管座，所述管座由管座本体与转接端子组成，所述管座本体与转接端子通过玻璃烧结连接在一起，所述芯片、管座通过胶水在所述管座底部固定连接；所述管座本体包括差压烧结部件、贴片二极管、引脚玻璃管、引线、油管，所述贴片二极管设置在所述差压烧结部件上，所述引线上部与所述转接端子相连、下部通过所述引脚玻璃管与所述芯片连接，所述油管穿设于所述差压烧结部件上；所述引线为镀金材料，所述油管为合金材质。在某些苛刻的工业环境下，现有技术中的差压变送器由于抗高温高压及抗过载特性无法满足要求，使得差压变送器的精度、可靠性下降。差压变送器，是用来测量流体压力差压，其核心测量元件是差压传感器。本专利技术所述的新型高准确度差压变送器，所述差压传感器采用单晶硅压阻式差压传感器，是利用硅晶体的压阻效应来工作的。压阻效应是指当沿着半导体材料的某一方向施加一定的应力时，除了其本身结构上产生相应的变形，还会微观上将半导体材料内部载流子的运动状态改变，从而宏观上使其电阻率发生变化的现象。单晶硅压阻式差压传感器是以硅（单晶或多晶）材料为基础，利用MEMS（微机电系统）加工技术制作，是由受外力或应力变化而明显变化的敏感元件制成的。因采用弹性性能优良的硅单晶材料，使其性能指标具有更广泛的通用性和适应性，测量范围几乎可以覆盖整个被测压力量程，具有灵敏度和分辨率高、准确度高、频响高、寿命高、容易复合、集成等明显优势。所述差压传感器的核心部件可分为芯片、管座。管座是由管座本体跟转接端子组成，二者是通过玻璃烧结固连在一起。芯片完成一次封装（内封装）后通过胶水与管座固定，并通过引线与管座的转接端子相连，由转接端子再与外界电路相连。传感器二次封装完毕后，与测量膜盒焊接组合。芯片用胶水直接与差压烧结部件相连；油管为合金材质，通过焊接方式与中差压烧结部件相连；引线为镀金材料，底部与转接端子相连，上部通过引脚玻璃管定位与形成密封。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述测量膜盒包括硅油、膜片，所述硅油填充在所述膜片与芯片之间的容腔；所述膜片包括低压端膜片、高压端膜片、中心膜片，所述低压端膜片、高压端膜片分别设置在所述测量膜盒两侧，所述中心膜片设置在所述低压端膜片、高压端膜片之间的中心。所述硅油是填充在膜片与芯片之间容腔的油液，具有化学相容性、优秀的绝缘特性以及无损耗的压力传递性。此外，硅油还得有较低的凝固点、较低的热涨系数以及较高的沸点。为了提高抗过载能力，所述测量膜盒采用三膜片结构，即分为两个隔离膜片（高压端膜片、低压端膜片）与一个中心膜片。三膜片工作原理：所述测量膜盒高低压侧的外界压力通过两侧的隔离膜片（高压端膜片、低压端膜片）及硅油分别传递到中心膜片的两侧，然后再分别传递到所述差压传感器的芯片的上下侧，使芯片发生变形，且其变形量与差压成正比，最后将此变形量转换成电信号即可知道高低压侧差压的大小。中心膜片起着传递压力与隔离差压传感器两侧压力的作用，当任一侧压力过大时，隔离膜片会贴靠在仿形衬体上，这样虽然外界压力很大，但不体现在芯片上。三膜片式过载保护结构可以实现单侧过载保护以及双侧静压过载保护。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述硅油的粘度为20Pa·s。基于以上特性要求以及真空注油的方便，这里选择粘度为20Pa·s的进口甲基硅油。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述中心膜片为弹簧钢，所述弹簧钢的弹性模量为2×1011Pa，泊松比为0.3，线膨胀系数为10.8×10-6/℃。中心膜片是三膜片过载保护的核心，它决定着膜盒的过载以及抵抗外部压力冲击的能力。中心膜片应当具有抗腐蚀、刚度大、反应灵敏、抗冲击等特点。中心膜片在力的作用下发生轴向变形，从而使中心膜片两侧容腔容积发生改变，进而使隔离膜片与衬体相接触，最终实现过载保护。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述低压端膜片、高压端膜片为波纹膜片，所述波纹膜片的型面为圆弧形，所述波纹膜片为软态不锈钢，弹性模量为98×109Pa，线膨胀系数为10.8×10-6/℃。所述低压端膜片、高压端膜片为波纹膜片纹膜片。这是因为一方面波纹膜片便于设计与加工；另一方面，在设计过程中，可以通过调整波纹膜片的结构与型面参数来减小自身变形应力，且可使得在测量范围内波纹膜片的变形能基本不发生改变，从而提高传感器输出线性度和响应灵敏度。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述壳体内还设置有电子线路，所述电子线路设置在所述差压传感器上方并通过转接端子与所述差压传感器连接。进一步的，上述的一种新型高准确度差压变送器，所述芯片与所述差压烧结部件的贴合处设置有环形槽，所述环形槽的外径为4.5mm，内径为3.2mm，深度为0.5mm。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型高准确度差压变送器，其特征在于，包括壳体（1）、差压传感器（2）、测量膜盒（3），所述差压传感器（2）、测量膜盒（3）安装在所述壳体（1）内，所述差压传感器（2）安装在所述测量膜盒（3）上方；所述差压传感器（2）包括芯片（21）、管座（22），所述管座（22）由管座本体（221）与转接端子（222）组成，所述管座本体（221）与转接端子（222）通过玻璃烧结连接在一起，所述芯片（21）、管座（22）通过胶水在所述管座（2）底部固定连接；所述管座本体（221）包括差压烧结部件（2211）、贴片二极管（2212）、引脚玻璃管（2213）、引线（2214）、油管（2215），所述贴片二极管（2212）设置在所述差压烧结部件（2211）上，所述引线（2214）上部与所述转接端子（222）相连、下部通过所述引脚玻璃管（2213）与所述芯片（21）连接，所述油管（2215）穿设于所述差压烧结部件（2211）上；所述引线（2214）为镀金材料，所述油管（2215）为合金材质。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型高准确度差压变送器，其特征在于，包括壳体（1）、差压传感器（2）、测量膜盒（3），所述差压传感器（2）、测量膜盒（3）安装在所述壳体（1）内，所述差压传感器（2）安装在所述测量膜盒（3）上方；所述差压传感器（2）包括芯片（21）、管座（22），所述管座（22）由管座本体（221）与转接端子（222）组成，所述管座本体（221）与转接端子（222）通过玻璃烧结连接在一起，所述芯片（21）、管座（22）通过胶水在所述管座（2）底部固定连接；所述管座本体（221）包括差压烧结部件（2211）、贴片二极管（2212）、引脚玻璃管（2213）、引线（2214）、油管（2215），所述贴片二极管（2212）设置在所述差压烧结部件（2211）上，所述引线（2214）上部与所述转接端子（222）相连、下部通过所述引脚玻璃管（2213）与所述芯片（21）连接，所述油管（2215）穿设于所述差压烧结部件（2211）上；所述引线（2214）为镀金材料，所述油管（2215）为合金材质。


2.根据权利要求1所述的新型高准确度差压变送器，其特征在于，所述测量膜盒（3）包括硅油（31）、膜片（32），所述硅油（31）填充在所述膜片（32）与芯片（21）之间的容腔；所述膜片（32）包括低压端膜片（321）、高压端膜片（322）、中心膜片（323），所述低压端膜片（321）、高压端膜片（322）分别设置在所述测量膜盒（3）两侧，所述中心膜片（323）设置在所述低压端膜片（321）、高压端膜片（322）之间的中心。


3.根据权利要求2所述的新型高准确度差压变送器，其特征在于，所述硅油（31）的粘度为20Pa·s。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，何亚州，闵沛，
申请(专利权)人：江苏杰克仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32