一种石英谐振压力传感器制造技术

本申请提供一种石英谐振压力传感器，包括：设有安装腔室的分体式外壳；用以承接并向多铰链柔性放大机构传输外部压力的弹性波纹管；设置于安装腔室且固定连接弹性波纹管的多铰链柔性放大机构，多铰链柔性放大机构的顶部设有谐振梁放置槽；内嵌固定于谐振梁放置槽的石英谐振梁，石英谐振梁上设有用以连接外部电路的接电端

【技术实现步骤摘要】
一种石英谐振压力传感器


[0001]本申请涉及压力检测
，更具体地说，涉及一种石英谐振压力传感器
。

技术介绍

[0002]MEMS
谐振式压力传感器是目前精度最高的
MEMS
压力传感器，已成为近年来各国研究和开发的重点
。MEMS
谐振式压力传感器以压力敏感膜片和谐振器作为敏感元件，通过谐振器固有频率的变化来反映待测压力的变化
。
当待测压力加载在传感器上时，会直接或间接地改变谐振器的刚度，进而引起谐振器固有频率的变化，通过检测谐振器的固有频率便能间接测量出待测压力的大小
。
[0003]而现有的石英谐振式压力传感器大多采用将石英芯体键合在硅基上的结构，虽然振动膜结构设计和加工相对简单，但该结构下的传感器的品质因数容易受待测压力影响，精度也受到同振质量的影响，灵敏度也会因键合质量受到干扰
。
由于芯体键合在膜片上，微小的装配误差则会引起较大的测量误差，因此对膜片的加工精度要求较高
。
[0004]有鉴于此，有待提供一种检测更精准
、
抗干扰性能更好且更易于加工的石英谐振压力传感器，以解决现有石英谐振压力传感器在进行压力检测时存在的问题
。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种石英谐振压力传感器，有效地提高传感器的检测精度
、
灵敏度和分辨率，降低漂移
、
内部应力和加工误差等因素干扰，能够广泛地适用于多领域实现压力测量r/>。
[0006]本申请提供一种石英谐振压力传感器，包括：
[0007]分体式外壳，设置有安装腔室；
[0008]弹性波纹管，贯穿于所述分体式外壳侧壁横向设置，用以承接并向所述多铰链柔性放大机构传输外部压力；
[0009]多铰链柔性放大机构，设置于所述安装腔室且固定连接所述弹性波纹管，所述多铰链柔性放大机构的顶部设有谐振梁放置槽；
[0010]石英谐振梁，内嵌固定于所述谐振梁放置槽，所述石英谐振梁上设有用以连接外部电路的接电端
。
[0011]在一些实施例中，所述分体式外壳包括壳体和两个壳盖，所述壳体内部设有安装腔室且顶部及底部开口，两个所述壳盖分别盖装于顶部开口及底部开口位置
。
[0012]在一些实施例中，所述壳体上部开有凹槽，所述壳盖通过金属胶固定在所述凹槽中
。
[0013]在一些实施例中，所述壳体的内部有凸台，所述多铰链柔性放大机构通过凸台定位装配于所述壳体内
。
[0014]在一些实施例中，所述壳体的侧壁开设有用以安装弹性波纹管的通孔，所述弹性波纹管与所述通孔通过激光焊接固定
。
[0015]在一些实施例中，还包括设置于所述多铰链柔性放大机构
、
与所述石英谐振梁的接电端电连接的接线柱
。
[0016]在一些实施例中，所述多铰链柔性放大机构侧壁开有安装孔，弹性波纹管与所述安装孔同轴心装配，采用激光焊接将所述多铰链柔性放大机构和所述弹性波纹管固定
。
[0017]在一些实施例中，所述石英谐振梁的两端分别刚性键合在所述多铰链柔性放大机构的两个谐振梁放置槽内
。
[0018]在一些实施例中，所述多铰链柔性放大机构为铍铜合金制多铰链柔性放大机构
。
[0019]在一些实施例中，所述多铰链柔性放大机构相对于所述弹性波纹管的中心线所在的中心纵截面对称分置，且两个所述谐振梁放置槽中心纵截面对称分置
。
[0020]本申请所提供的石英谐振压力传感器，外部压力直接作用于弹性波纹管上，弹性波纹管将承载的压力传输至多铰链柔性放大机构，承压状态下的多铰链柔性放大机构可将压力转换为位移，并放大位移值
、
线性传递至石英谐振梁，内嵌固定于谐振梁放置槽的石英谐振梁因受到拉伸作用而谐振频率增大，通过检测石英谐振梁频率的变化来表征待测压力的大小
。
相对于市面上石英芯体键合于硅基上的传感结构，本方案独创性地采用弹性波纹管和多铰链柔性放大机构组合式传感器结构，将外界的压力通过弹性波纹管传输至多铰链柔性放大机构，经多铰链柔性放大机构将压力转换为位移
、
并放大位移传递至石英谐振梁，利用石英谐振梁具有的品质因数高
、
精度优异
、
长期稳定性好
、
不易受外界信号影响等优点，通过布设于多铰链柔性放大机构，可以实现压电激励与检测
。
该石英谐振压力传感器，分辨率好
、
灵敏度高
、
抗干扰能力强，加工方便，测量结果不受加工精度等因素影响，可以实现对压力的高精度
、
高灵敏度和高分辨率测量
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0022]图1为本申请所提供的石英谐振压力传感器的三维结构示意图；
[0023]图2为图1中石英谐振梁的装配图；
[0024]图3为图2中石英谐振梁的俯视图；
[0025]图4为图2中石英谐振梁的主视图；
[0026]其中，2‑
弹性波纹管
、3
‑
多铰链柔性放大机构
、4
‑
石英谐振梁
、5
‑
接线柱；
[0027]11
‑
壳体
、12
‑
壳盖
、31
‑
谐振梁放置槽
、41
‑
振动梁
、42
‑
电极
、43
‑
安装基座
。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0029]参考图1和图2，图1为本申请所提供的石英谐振压力传感器的三维结构示意图；图
2
为图1中石英谐振梁4的装配图
。
[0030]本申请提供一种石英谐振压力传感器，包括：分体式外壳
、
弹性波纹管
2、
多铰链柔性放大机构3和石英谐振梁
4。
分体式外壳的内部设置有安装腔室
。
弹性波纹管2横向贯穿于分体式外壳的侧壁设置，弹性波纹管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石英谐振压力传感器，其特征在于，包括：分体式外壳，设置有安装腔室；弹性波纹管
(2)
，贯穿于所述分体式外壳侧壁横向设置，用以承接并向多铰链柔性放大机构
(3)
传输外部压力；多铰链柔性放大机构
(3)
，设置于所述安装腔室且固定连接所述弹性波纹管
(2)
，所述多铰链柔性放大机构
(3)
的顶部设有谐振梁放置槽
(31)
；石英谐振梁
(4)
，内嵌固定于所述谐振梁放置槽
(31)
，所述石英谐振梁
(4)
上设有用以连接外部电路的接电端
。2.
根据权利要求1所述的石英谐振压力传感器，其特征在于，所述分体式外壳包括壳体
(11)
和两个壳盖
(12)
，所述壳体
(11)
内部设有安装腔室且顶部及底部开口，两个所述壳盖
(12)
分别盖装于顶部开口及底部开口位置
。3.
根据权利要求2所述的石英谐振压力传感器，其特征在于，所述壳体
(11)
上部开有凹槽，所述壳盖
(12)
通过金属胶固定在所述凹槽中
。4.
根据权利要求2所述的石英谐振压力传感器，其特征在于，所述壳体
(11)
的内部有凸台，所述多铰链柔性放大机构
(3)
通过凸台定位装配于所述壳体
(11)
内
。5.
根据权利要求2～4任一项所述的石英谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晨阳，高立波，张增星，胡良伟，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：