[发明专利]压力传感器及其装配方法

说明书

本申请涉及一种压力传感器及其装配方法，该压力传感器包括受压机构，测压机构和传压机构，还包括过压保护机构，所述过压保护机构形成有空腔并且在该空腔中设置有隔膜，所述隔膜与所述空腔的腔壁共同形成至少一个位于导压介质传导路径中的缓冲空间，所述隔膜能够在缓冲空间内导压介质的压力达到或高于预设阈值时发生偏移、低于该预设阈值时自动复位。本发明提出的压力传感器，在实现外界过压作用与敏感元件隔离的同时，可精确测量压力、压差和流量，尤其是在压力过载时对传感器芯片进行过载保护，并且在过载保护完成后可以免于二次校验，继续使用。

技术领域

本发明涉及感测装置技术领域，特别是涉及一种压力传感器及其装配方法。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能将压力信号转换成电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

长期以来，过压保护能力一直是困扰着压力传感器生产企业的难题。尤其在高精度压力传感器制造领域，用作敏感元件(例如扩散硅)的材质通常耐压能力有限，当系统故障造成过压时，很可能会损坏敏感元件，或者造成压力传感器的零点误差过大，更有甚者,压力过载会造成仪表的损坏甚至更大损失。

目前，此类产品通常采用平膜片或者波形过载膜片作为保护元件。虽然在一定程度上解决了压力过载引起敏感元件的损坏问题，但由于缺乏恢复机制，当产品压力过载后，压力传感器不能完全恢复初始状态，引起零点输出偏移的问题，通常还需要进行仪表的二次校验才能再次正常使用。虽然目前的国家标准中，当系统故障造成过压后，允许进行产品二次校验，但毕竟使得产品的使用更加繁琐。因此，亟待更好的方案来解决压力传感器产品的抗过载能力不足的问题。

因此，在高精度压力传感器制造领域，尤其在传感器构造上，需要开发一套更加完善的保护装置，即使被测系统压力大于敏感元件所能承受的压力，也能有效地保护敏感元件不被损坏也不会引起其他问题，而该装置是否可靠有效，并保证传感器原有的优良性能，是衡量产品优劣的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种压力传感器改进设计，使其在实现过载保护的同时无需二次校验。

一方面，本申请提供一种压力传感器，包括：

至少一个受压机构，所述受压机构用于接受外部的待测压力；

至少一个测压机构，所述测压机构用于感受待测压力并将其转化为电信号；和

至少一个传压机构，所述传压机构用于将受压机构所接受的待测压力通过导压介质传导至测压机构；

其中，所述压力传感器还包括过压保护机构，所述过压保护机构形成有空腔并且在该空腔中设置有隔膜，所述隔膜与所述空腔的腔壁共同形成至少一个位于导压介质传导路径中的缓冲空间，所述隔膜能够在缓冲空间内导压介质的压力达到或高于预设阈值时发生偏移、低于该预设阈值时自动复位。

本发明的基本思想是：在导压介质传导路径中设置缓冲空间，当作用于受压机构的压力超过某一阈值时(按照优选而具体的设计方案，可以直至受压机构所控制的最大压力，对于该“最大压力”，将在下文进一步阐释)，导压介质传导的压力便使隔膜发生变形而偏移，由此引起缓冲空间体积增大，吸收从受压端挤压而来的超量导压介质，故不会致使测压机构的敏感元件(例如扩散硅压敏元件等)发生过大变形而损坏；而当作用于受压机构的压力恢复至正常水平时，亦即缓冲空间内导压介质的压力低于该阈值，则隔膜自动复位，于是导压介质能够重新正常传递压力，压力传感器恢复至初始状态，可以实现其原有功能。在此，过压保护机构空腔的作用是为缓冲空间的设置和其容积变化(或者说隔膜的变形/偏移量)提供必要的结构支持。