[实用新型]并联电容式电容压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电容压力传感器，特别是一种在一个屏蔽壳体内组合到一个引压口上的至少两个电容压力传感器，将各定电极的管状引出电极相连接的并联电容式电容压力传感器。它可以广泛应用于微电子、铀浓缩等需高可靠性、小微量程的高精度测量。

背景技术

目前的基于平行板电容原理的电容压力传感器，对小微压力测量呈优势，都是单个的电容或单个的差动电容，它的电极板面积是受限的，现在能见到的最大直径在60mm左右，受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高。具有代表性的是美国MKS公司的626型电容压力传感器。以此为例，量程：绝对压力13.332Pa。虽然电容传感器外壳为60mm，但有效定电极的直径只有30mm左右。其原因是：动电极为恒弹性合金膜片制作，厚度20μm左右，很难绷平和焊接后不变形。实践经验：最大极板面积≤20cm²，再大输出不稳定，要发生蠕变和滞后。那么，对于这样的干式电容，绝压时，输出的电容变化量为1pF到100pF左右，输出太小，传感器内阻太大，对于非线性修正、补偿、放大的电路来说，输入阻抗太高，放大倍数太大，信噪比小，特别是测量小微压力的传感器（1.5kPa至10^-2Pa）就很难做。

现有的电容压力传感器，当测到绝对压力13.332Pa以下时，精度一般在±0.5%F.S以下，零点在每次使用前，都要在10^-5Pa以上高真空调零点。太麻烦不说，有时无法办得到。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种并联电容式电容压力传感器，有效解决了单个电容压力传感器受几何尺寸限制不能使电容相对变化量有效提高，内阻太大、信噪比小等问题，其结构设计合理，电容相对变化量成倍增加，显著提高了灵敏度和信噪比，稳定性好，测量精度高，降低了内阻，使量程与单个相比，上限不变，向小微方向大幅扩展。

本实用新型所采用的技术方案是：该并联电容式电容压力传感器包括匹配外壳，与匹配外壳组装在一起的定电极、管状引出电极、动电极和引压口，其技术要点是：所述引压口为带公共焊座引压口或并联引压口，将至少两个相同规格的组装在匹配外壳内的定电极、动电极和管状引出电极的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器。

夹持动电极的带有刃口焊口的所述过渡焊接环与带公共焊座引压口所采用的材料均与动电极的材质相同。

两个所述动电极利用带有刃口焊口的过渡焊接环与带有公共焊座引压口夹持绷紧固定，与定电极的带有内环口的匹配外壳上的刃口焊口焊接固定在一起。

所述动电极与定电极在惰性气体保护下焊接在一起。

所述动电极与过渡焊接环及带公共焊座引压口采用恒弹性耐腐蚀镍基合金制作。

本实用新型具有的优点及积极效果是：由于本实用新型将至少两个相同规格的电容压力传感器连接在一个公共焊座引压口或并联引压口上，定电极通过引线相连，构成至少两个电容压力传感器并联的电容压力传感器，所以其结构设计合理，电容相对变化量成倍增加，显著提高了灵敏度和信噪比，稳定性好，测量精度高，降低了内阻，使量程与单个相比，上限不变，向小微方向大幅扩展。其主要理由是：本实用新型采用至少两个（可以是除了1的奇数）电容压力传感器的定电极相连接，让电容并联，虽然存在着并联后，总电容为每个电容压力传感器电容之和，充放电时间变长，但是既使十二个电容压力传感器的电容并联后，最大值也只有1200pF左右，充放电时间仍在微秒级别，不影响传感器精度和测量响应时间。但却使电容压力传感器的电容相对变化量成倍增加，灵敏度成倍增加。理论计算和实测都显示出，与单个电容压力传感器相比，量程上限不变；由于灵敏度的提高，量程向小微方向大幅扩展，使并联后的量程变宽。由于电容相对变化量成倍增加，传感器稳定性大大提高。这是因为封入一个屏蔽壳内的电容越大，越稳定，外部电磁场变化对其影响值唯一，那么，用以抵抗影响的能量一定，而用于输出的信号就强大多了，电路放大倍数就小，稳定性好。例如：量程上限7.5kPa的电容压力传感器，最小量程为：表压0～2000Pa，两个并联后，量程上限仍为0～7.5kPa，可量程下限为0～200Pa。十二个上述传感器并联后，量程上限仍为7.5kPa，下限为0～2Pa。表压上限为0～200Pa，改为绝对压力后，十二个电容绝对压力传感器并联，量程下限为10^-6Pa，精度0.5%F.S以上。效果十分显著。