[发明专利]采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器

权利要求书

1.一种采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，定电极单端悬浮结构体包括定电极悬浮外壳、封接于定电极悬浮外壳顶部的定电极，动电极单端悬浮结构体包括带引压口的下夹持悬浮座、上夹持环、夹持固支于带引压口的下夹持悬浮座和上夹持环之间的动电极，下夹持悬浮座的上表面和上夹持环的下表面分别设有与动电极受力形变匹配的抛物凹面以及位于抛物凹面外周的环形固支平面，上夹持环上端为不受约束自由端，其特征在于：所述定电极为一体式金属定电极，其由盘状金属下结构体和柱状金属上结构体组成，所述盘状金属下结构体的下端为不受约束自由端且底面设有与动电极受力形变匹配的抛物凹面形定电极面，且抛物凹面形定电极面上设有绝缘膜层，所述柱状金属上结构体的上端外周利用含金的银铜合金焊料钎焊有蓝宝石环，所述蓝宝石环的外周与定电极悬浮外壳顶部开设的通孔利用含金的银铜合金焊料钎焊在一起，所述盘状金属下结构体的顶面与定电极悬浮外壳的顶部内壁之间留有间隙，所述盘状金属下结构体的外周面与上夹持环的内环面之间留有间隙，所述定电极悬浮外壳和金属定电极分别采用与蓝宝石环的热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制作而成，所述定电极悬浮外壳和金属定电极表面镀金。

2.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述金属定电极的柱状金属上结构体的直径为6mm～20mm。

3.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述蓝宝石环的内径为6.2mm～20.2mm，外径为10mm～25mm，所述蓝宝石环的高度在3mm～5mm，小于定电极悬浮外壳的用于与蓝宝石环封接的通孔的高度,以利于钎焊。

4.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述定电极单端悬浮结构体的制作过程具体是：

第一步，在真空室内，按位置关系将金属定电极、蓝宝石环和定电极悬浮外壳利用石墨卡具夹持固定，保持三者的同轴度，定电极悬浮外壳的用于与蓝宝石环封接的通孔内壁与蓝宝石环的外壁之间留有≤0.1mm的环形钎焊间隙，蓝宝石环的内壁与金属定电极的柱状金属上结构体的外壁之间留有≤0.1mm的环形钎焊间隙；

第二步，在1×10^-4Pa以上的高真空下，在石墨卡具中，采用含金的银铜合金焊料，于780℃～820℃温度下在钎焊间隙处进行钎焊焊接形成钎焊口，从而将金属定电极、蓝宝石环和定电极悬浮外壳封接为一体，使金属定电极单端悬浮，完成定电极单端悬浮结构体的制作。

5.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述金属定电极和定电极悬浮外壳的材质分别为3J1或3J53或TC19。

6.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述动电极采用恒弹性合金制作的双面镀贵金属层的薄膜动电极。

7.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述下夹持悬浮座和上夹持环的对接刃口处经过焊接形成动电极刃口焊口，所述定电极悬浮外壳和下夹持悬浮座的对接处分别对应设有薄壁刃口，二者的薄壁刃口对接焊接形成薄壁刃口焊口，从而形成定、动电极相对悬浮的状态，所述薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口位于同一平面内，所述定电极悬浮外壳底部对应薄壁刃口焊口与动电极刃口焊口之间的位置设有连体屏蔽环，以屏蔽焊接薄壁刃口时产生的等离子弧，所述下夹持悬浮座的上表面对应连体屏蔽环的位置设有悬浮凹槽，连体屏蔽环悬浮于槽中。

8.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述定电极悬浮外壳的顶部设有与其内部相通的背压引管，用作表压测量时的大气压引入口；或用作绝对压力测量时，与吸气剂室相连，并分出抽真空管口，边抽真空边高温激活吸气剂，抽至高真空状态，而后封闭抽真空管口。

9.根据权利要求1所述的采用金属定电极的电极单端悬浮型电容压力传感器，其特征在于：所述动电极单端悬浮结构体的制作过程具体是：选择动电极材质，利用径向同性碾轧方法，按量程要求制作15μm～50μm厚的金属薄膜；利用石墨表面生长有碳化硅膜层的卡具夹持金属薄膜，根据材质特性，进行相应的固溶和时效处理；利用经液氮冷却后的氦气或氩气对金属薄膜进行快冷、淬火，使其呈恒弹性；按被测介质的不同，在金属薄膜的两面选择镀金，镀钌、镀铱贵金属层，膜厚≤1000Å；将镀贵金属层后的金属薄膜用计量胀紧装置胀紧，对其胀紧度加压计量，将薄膜的位移转换成电容值，放大读取，反馈调整膜的胀紧度，达到设定值后，将带着被胀好薄膜的胀紧装置，移至液压车床上；利用液压车床将上夹持环与下夹持悬浮座中心对称夹紧到胀好了的薄膜上，由夹持处外周与计量胀紧装置的间隙处把金属薄膜环切开，然后移开计量胀紧装置；车削掉夹持处外周的多余薄膜，在氩气保护下用氩弧焊或激光焊，将下夹持悬浮座和上夹持环的对接刃口焊接在一起形成动电极刃口焊口，将动电极焊接固支，形成动电极单端悬浮结构体。