[实用新型]可输出多个参量的硅电容差压传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器制造及其信号处理技术，可输出多个参量的硅电容差压传感器。

背景技术

硅电容差压传感器是一种新型的结构型差压传感器，核心敏感器件采用单晶硅材料，利用微电子和微机械加工融合技术制作，由于硅材料弹性体的材料的自身优势，使硅电容传感器与以往的金属电容传感器相比，在测量精度、稳定性等方面都具有更加明显的优势。硅电容传感器的核心敏感器件把外加的两个压力信号转换为相应的电容变化，检测电路则把电容的变化转换为需要的电信号，对该电信号进行处理就可以得到相应的输出信号。

对于差压传感器来说，在理想情况下其输出与外加压力差敏感，对压力值不敏感，即差压传感器的静压影响应该很小。但实际情况中，许多因素都会造成差压传感器的输出信号受到静压的影响，这种静压影响对传感器的差压测量结果造成一种附加误差，直接影响传感器的综合测量精度。为了提高差压传感器的综合精度，有必要降低差压传感器的静压影响。另外，现有技术中，电容差压传感器通常都是单参量输出，即单一量输出对应差压输入信号，无静压和温度等参数输出信息，使得传感器的后补偿技术受到了限制，也无法满足工业现场需要的提供多个参数的要求。

随着我国工业过程控制技术的智能化发展，工业控制仪表对多参数、高精度的传感器的需求量日益增长，多参数输出传感器逐步取代单一参量输出传感器已成为必然的趋势，同时也对传感器实现高精度测量提出了更高的要求。因此在传感器的设计上增加多参数测量单元，并通过补偿技术降低传感器的静压影响，提高传感器的综合精度十分必要。

目前，有效降低电容差压传感器的静压影响的基本方法是：1、通过优化传感器的设计及制造工艺，从根本上直接提高传感器的静压指标。该方法对传感器的设计及制造工艺乃至工艺装备要求更高，对实现的条件要求更苛刻，实现难度大，有时在一定条件下难以持续降低静压影响，在一定的瓶颈条件下可能造成技术停步，并导致生产成本难以进一步下降。2、采用软硬件结合的补偿技术，通过快速发展的数字化处理技术，提高电容传感器的静压指标。这种方法对设计及工艺装备依赖较低，相对易于实现。还可以把某些静压指标不满足要求的电容传感器通过静压补偿技术转变为符合要求的传感器，从而提高传感器的综合精度，提高成品率，降低产品的生产成本。目前，关于硅电容多功能差压传感器静压影响补偿方法的内容未见到公开报道。

发明内容

本实用新型目的是提供可输出多个参量的硅电容差压传感器，实现单一传感器同点的多参数输出及输出特性的高精度测量，有效消除静压、温度等附加误差，提高电容传感器的综合测量精度。

多参数输出的硅电容差压传感器，在硅电容敏感芯体管座内设置差压测量敏感元件、静压敏感元件和温度敏感元件，其特征在于将集静压、温度敏感元件为一体的压力温度传感器置于硅电容敏感芯体的烧结管座上，将各个敏感元件的输出电极分别通过硅铝丝压焊与烧结管座的对应引脚相连，并与检测电路相连，将各敏感元件封装在由金属隔离膜片隔离密封的硅油充灌液中；该传感器的两引压口分别与受压部的高压腔和低压腔相连，外加压力通过传感器内部的充灌液传递到敏感单元。通过三个参量敏感单元及后部转换及数字处理技术实现单一传感器同点的多参数输出；同时利用产生的静压参量和温度参量通过转换电路和数据补偿处理电路的处理实现对差压测量参量的补偿校正。

差压敏感单元1a的结构，中心硅极板1a-1为双面抛光的硅单晶片上采用微机械加工工艺制作，中间有一个和膜区相连的可以上下移动的质量块1a-8，固定极板1a-2由双抛玻璃制作，先在玻璃上加工出导压孔1a-7再采用溅射、光刻等工艺在表面形成电极层1a-6，同时在导压孔1a-7中形成金属连线，做为玻璃固定极板电极的引出连线，玻璃底板1a-3和玻璃极板1a-2相连，在其边有压焊点1a-9以便实现电容下极板的电极引出，硅中心极板1a-1与玻璃固定极板1a-2、玻璃底板1a-3与导压管1a-4采用静电封接工艺连接在一起，玻璃固定极板1a-2与玻璃底板1a-3之间采用导电胶相连，导压管1a-4和传感器底座7之间采用焊接工艺实现气密连接；采用压焊工艺在焊点1a-9和烧结端子6之间形成硅铝丝连线1a-10做为电容电极引出，最后将差压敏感单元1a装入基座7内；在基座7内有硅油作为外界压力的传导介质。

本实用新型的突出贡献是：

1、在硅电容差压传感器中引入静压敏感单元，由静压敏感单元测试出测试现场的静压量值，经过处理补偿电路的数字处理利用静压测量值对硅电容差压敏感单元的测量值进行数字补偿，实现硅电容差压传感器的静压影响补偿，提高传感器的综合精度。