一種壓力傳感器及其平面複合差動方法
2023-07-14 18:44:11 1
專利名稱：一種壓力傳感器及其平面複合差動方法
技術領域：
本發明涉及一種微機械雙杯平面複合差動電容壓力傳感器及其平面複合差動方法。
目前國內外已有的微機械差動壓力傳感器基本類型是1、三明治式島膜結構，其工作原理是當壓力從上部加入，使島下移，改變上下電容C1、C2間距，改變電容量C1-ΔC、C2+ΔC，形成差動電容輸出；2、中央上舉開放式差動電容壓力傳感器結構，其工作原理是壓力從下部加入，將島上舉，在島上固定的中央電極被推上舉從而改變上下電容C1、C2間距，從而改C1+ΔC、C2-ΔC電容量，構成差動結構，形成差動電容輸出；現有的微機械差動壓力傳感器的差動方法採用的是縱向差動，它們的缺點是，零壓時上下電容間距很難保證一致，且電容C1和C2也很難做到相等。
本發明的目的就是提供一種開放式結構、電容C1和C2相等的平面差動壓力傳感器及其平面差動方法。
本發明工作機理是一種壓力傳感器包括帶引壓管1的基座17、帶通道孔2、左杯3、膜4、島5、膜12、島13和右杯14的基體18、電容C115的下電極6、電容C115的上電極7、電容C216的上電極10、電容C216的下電極11、電容C115的上電極固定板8和電容C216的上電極固定板9；電容C115的上電極7與電容C115的上電極固定板8連結，電容C115的下電極6與島5連結，電容C115的上電極固定板8與基體18連結；電容C216的上電極10與電容C216的上電極固定板9連結，電容C216的下電極11與基體18連結，電容C216的上電極固定板9與島13連結；基體18與基座17連結。
用於一種壓力傳感器的平面差動方法是，採用一種雙杯平面複合差動結構，壓力從引壓管1加入，經通道孔2分流進入左杯3和右杯14，使膜4和膜12同時上移，推動島5和島13同時上移，改變C115、C216電極板的間距，使C1+ΔC、C2-ΔC，形成電容量的差動變化。
本發明的效果是，開放式結構，引線方便，利於產品化；平面差動，電容C1、C2的極板間距用微機械加工，同時完成，容易做到間距的一致性。其電容面積靠設計電容尺寸來保證。有利於產品化，可大大提高生產效率。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，
圖1是一種壓力傳感器及其平面複合差動方法的示意圖，彈性體以n型晶向單晶矽為基體18，其厚度為300μm，長為10μm，寬為8μm，用微機械加工成左杯3和右杯14，杯深200μm；再在上面腐蝕出通道孔2、膜4、膜12、島5、島13，膜厚40μm，電容15和電容16的電極板間距為10μm，基座17玻璃製成，其引壓孔2直徑為3mm，電容C115上電極固定板基體材料由玻璃製成，其尺寸長為8mm，寬為4mm，厚為300μm，電容C216上電極固定板基體材料由玻璃製成，其尺寸長為8mm，寬為4mm，厚為200μm，電容15和電容16在沒受壓力時為10pf，受壓力變化為電容15和電容16的10％-30％FS。
壓力從引壓管1加入，其特徵在於，經通道孔2分流進入左杯3和右杯14，使膜4和膜12同時上移，推動島5和島13同時上移，改變、C216電極板的間距，使C1+ΔC、C2-ΔC，形成電容量的差動變化。
本發明可測流體壓力，也可測液位高度。經局部改造還可測固體壓力。
權利要求
1.一種壓力傳感器，其特徵在於，它包括帶引壓管(1)的基座(17)、帶通道孔(2)、左杯(3)、膜(4)、島(5)、膜(12)、島(13)和右杯(14)的基體(18)、電容C1(15)的下電極(6)、電容C1(15)的上電極(7)、電容C2(16)的上電極(10)、電容C2(16)的下電極(11)、電容C1(15)的上電極固定板(8)和電容C2(16)的上電極固定板(9)；電容C1(15)的上電極(7)與電容C1(15)的上電極固定板(8)連結，電容C1(15)的下電極(6)與島(5)連結，電容C1(15)的上電極固定板(8)與基體(18)連結；電容C2(16)的上電極(10)與電容C2(16)的上電極固定板(9)連結，電容C2(16)的下電極(11)與基體(18)連結，電容C2(16)的上電極固定板(9)與島(13)連結；基體(18)與基座(17)連結。
2.用於權利要求1所述的一種壓力傳感器的平面差動方法是，壓力從引壓管(1)加入，其特徵在於，經通道孔(2)分流進入左杯(3)和右杯(14)，使膜(4)和膜(12)同時上移，推動島(5)和島(13)同時上移，改變C1(15)、C2(16)電極板的間距，使C1+ΔC、C2-ΔC，形成電容量的差動變化。
全文摘要
一種壓力傳感器及其平面複合差動方法屬於傳感器技術領域,主要解決傳感器零壓時上下電容間距很難保證一致、引線困難、被測介質與電容極板接觸的問題,本發明包括帶引壓管的基座、帶通道孔、雙杯、雙膜、雙島的基體、電容的上、下電極、上電極固定板;壓力從引壓管加入,經通道孔分流進入左杯和右杯,使雙膜同時上移,推動雙島同時上移,改變兩電容電極板的間距,使C
文檔編號G01L1/14GK1355422SQ00123298
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月23日 優先權日2000年11月23日
發明者牛德芳, 仲崇權, 殷福亮, 楊素英 申請人:大連理工大學