一种膜片式应变计及其优化方法技术

本发明专利技术公开了一种膜片式应变计及其优化方法，所述膜片式应变计包含径向栅和周向栅，周向栅位于图形的中心区域，敏感栅的栅条呈圆周状，形成回路；径向栅位于图形的外边缘区域，敏感栅的栅条沿半径方向呈扇形布局，形成回路。所述优化方法首先通过调整内栅的电阻设计比率与外栅的电阻比率的差值，抵消掉由于蚀刻时敏感栅的蚀刻方向、速率不同造成电阻栅间差值；其次合理设计应变计的焊盘位置和形状，可以直接进行盖层制作，并且可实现应变计引线，增加引线焊接的可靠性。

A diaphragm strain gauge and its optimization method

【技术实现步骤摘要】
一种膜片式应变计及其优化方法
本专利技术属于应变计
，具体涉及一种膜片式应变计及其优化方法。
技术介绍
目前，箔式电阻应变计在传感器制造行业、应变电测领域应用很广泛。箔式应变计的图形有直栅、斜栅、环形栅等，由单栅、双栅、多栅等构成多样、复杂的形状。特别是有一种压力传感器用的膜片式应变计，其图形结构更为复杂，包含有环形栅和特殊的直栅共计四个测量敏感栅(电阻)，其中有两个敏感栅的方向沿半径方向布局(径向栅)，两个敏感栅的方向沿圆周方向布局(周向栅)，使用时连接成一个惠斯通桥路。膜片结构的应变计的图形设计遵循径向栅与径向栅位置对称，周向栅与周向栅位置对称，引线焊盘集中布局。但是，膜片式应变计受敏感栅的栅条形状、焊盘位置的影响，其蚀刻后四个敏感栅的电阻差值较大，增加应变计电阻值调整的难度；还有应变计盖层密封受焊盘位置的影响，使得盖层制作工艺复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膜片式应变计及其优化方法，以解决现有技术中，膜片式应变计蚀刻后四个敏感栅的电阻差值较大，增加应变计电阻值调整的难度；还有应变计盖层密封受焊盘位置的影响，使得盖层制作工艺复杂的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种膜片式应变计，包括两个中心对称设置的应变计单元，应变计单元包括径向栅和周向栅；周向栅位于中心区域，敏感栅的栅条呈圆周状，形成回路；径向栅位于外边缘区域，敏感栅的栅条沿半径方向呈扇形布局，形成回路。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和三个焊盘，所述径向栅一端连接一个焊盘，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的的另一端连接一个焊盘。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和两个焊盘，所述径向栅一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的周向栅，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的另一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的径向栅。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括两个径向栅和三个焊盘，所述径向栅分为内圈径向栅和外圈径向栅，所述外圈径向栅的一端连接一个焊盘，另一端通过焊盘连接内圈径向栅的一端，所述内圈径向栅的另一端连接一个焊盘。进一步优选的，所述径向栅两端之间的夹角为70度～90度。进一步优选的，膜片的基底尺寸和敏感栅尺寸一致时，径向栅的夹角为65度～90度；膜片的基底尺寸大于敏感栅尺寸时，径向栅的夹角为85度～120度。进一步优选的，所述径向栅和周向栅的敏感栅的栅条宽度相同。一种膜片式应变计的优化方法，包括：S1通过调整内栅的电阻设计比率与外栅的电阻比率的差值，抵消掉由于蚀刻时敏感栅的蚀刻方向、速率不同造成电阻栅间差值；S2设计应变计的焊盘位置和形状，焊盘为长方形，呈平行状布局且与引线方向一致，便于引线焊接，保证盖层能够全不密封敏感栅区域。进一步优选的，所述径向栅和周向栅的敏感栅栅条宽度相同，周向栅的蚀刻速率比径向栅的蚀刻速率低。进一步优选的，结合电阻设计比率在65％～80％时，优周向栅的电阻设计比率比径向栅大3％～5％。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术的膜片式应变计，包括两个径向栅、两个周向栅和六个焊盘组成的一个非封闭式全桥电路；优点是在膜片应变计完成全桥连接之后，可以对每个桥路进行零点、温度等性能的精确补偿；2、本专利技术的膜片式应变计，包括两个径向栅、两个周向栅和四个焊盘组成一个封闭的全桥电路；优点是在膜片应变计制造式，已经对桥路平衡零点进行精确控制，不需要进行补偿，就可以达到使用要求；3、本专利技术的膜片式应变计，包括四个径向栅和6个焊盘组成一个非封闭的全桥电路；优点是在膜片的内测量栅之间的孔径较大，可进行中心直接加载；4、本专利技术的优化方法，通过调整内栅的电阻设计比率与外栅的电阻比率的差值，抵消掉由于蚀刻时敏感栅的蚀刻方向、速率不同造成电阻栅间差值；其次合理设计应变计的焊盘位置和形状，可以直接进行盖层制作，并且可实现应变计引线，增加引线焊接的可靠性，方便应变计引线焊接，从而简化应变计的生产工艺，提高应变计的电阻一致性和稳定性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术膜片式应变计图形设计两个径向敏感栅、两个周向敏感栅及六个焊盘的非封闭式全桥位置布局的示意图；图2为本专利技术膜片式应变计图形设计两个径向敏感栅、两个周向敏感栅及六个焊盘的封闭式全桥位置布局的示意图；图3为本专利技术膜片式应变计图形设计四个径向敏感栅和六个焊盘的非封闭式全桥位置布局的示意图；图4为本专利技术膜片式应变计未优化前示意图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本专利技术提供进一步的详细说明。除非另有指明，本专利技术所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本专利技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如图1～4所示，一种膜片式应变计，包括两个中心对称设置的应变计单元，应变计单元包括径向栅和周向栅；周向栅位于中心区域，敏感栅的栅条呈圆周状，形成回路；径向栅位于外边缘区域，敏感栅的栅条沿半径方向呈扇形布局，形成回路。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和三个焊盘，所述径向栅一端连接一个焊盘，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的的另一端连接一个焊盘。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和两个焊盘，所述径向栅一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的周向栅，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的另一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的径向栅。进一步优选的，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括两个径向栅和三个焊盘，所述径向栅分为内圈径向栅和外圈径向栅，所述外圈径向栅的一端连接一个焊盘，另一端通过焊盘连接内圈径向栅的一端，所述内圈径向栅的另一端连接一个焊盘。进一步优选的，所述径向栅两端之间的夹角为70度～90度。进一步优选的，膜片的基底尺寸和敏感栅尺寸一致时，径向栅的夹角为65度～90度；膜片的基底尺寸大于敏感栅尺寸时，径向栅的夹角为85度～120度。进一步优选的，所述径向栅和周向栅的敏感栅的栅条宽度相同。一种膜片式应变计的优化方法，包括：S1通过调整内栅的电阻设计比率与外栅的电阻比率的差值，抵消掉由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜片式应变计，其特征在于，包括两个中心对称设置的应变计单元，应变计单元包括径向栅和周向栅；周向栅位于中心区域，敏感栅的栅条呈圆周状，形成回路；径向栅位于外边缘区域，敏感栅的栅条沿半径方向呈扇形布局，形成回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种膜片式应变计，其特征在于，包括两个中心对称设置的应变计单元，应变计单元包括径向栅和周向栅；周向栅位于中心区域，敏感栅的栅条呈圆周状，形成回路；径向栅位于外边缘区域，敏感栅的栅条沿半径方向呈扇形布局，形成回路。


2.根据权利要求1所述的一种膜片式应变计，其特征在于，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和三个焊盘，所述径向栅一端连接一个焊盘，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的的另一端连接一个焊盘。


3.根据权利要求1所述的一种膜片式应变计，其特征在于，所述两个中心对称设置的应变计单元组成封闭式全桥电路；所述应变计单元包括一个径向栅、一个周向栅和两个焊盘，所述径向栅一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的周向栅，另一端通过一个焊盘连接周向栅的一端，周向栅的另一端通过一个焊盘连接另一个应变计单元的径向栅。


4.根据权利要求1所述的一种膜片式应变计，其特征在于，所述两个中心对称设置的应变计单元组成非封闭式全桥电路；所述应变计单元包括两个径向栅和三个焊盘，所述径向栅分为内圈径向栅和外圈径向栅，所述外圈径向栅的一端连接一个焊盘，另一端通过焊盘连接内圈径向栅的一端，所述内圈径向栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏志鹏，雒平华，张勋，赵凯锋，刘旭，刘建群，李文渊，
申请(专利权)人：中航电测仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61