[发明专利]一种基于压力传感的倾角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压力传感的倾角传感器，尤其涉及一种基于微加工技术制造的具有对称位置设置的两个微压力传感器的倾角传感器。

背景技术

水平仪在现在的许多行业中应用广泛，常应用于机械加工、医疗生化系统、精密仪器安装、建筑、道路工程和军工船舶等领域。传统的是水泡倾角式气泡水平仪，可以测量一维水平和二维水平面的倾斜情况，但数据由肉眼读取而不能实现自动测量，所以测量时会有一定误差，精度较低。新式电子水平仪或倾角传感器主要工作原理是电容、电感式，利用固体摆动实现感应，并实现自动测量，可以测量高精度的机械结构的平衡情况，如车床、精密仪器等。随着微加工技术的发展，利用硅微制造工艺，降低器件尺寸，倾角仪结构更加精密，并可以和电路集成，可以使测量更精确。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于压力传感的倾角传感器，通过对称位置设置的两个微压力传感器对液体的不平衡状态进行检测，原理明确、结构简单。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于压力传感的倾角传感器，包括衬底、两个微压力传感器和盖板，所述衬底的中部设置有一对称截面形状的竖向无底深槽，在衬底的底部设置有压力弹性膜（即压力敏感膜），所述压力弹性膜密封住深槽的底部，且压力弹性膜相对于深槽的截面对称线对称，所述两个微压力传感器分别设置在压力弹性膜底部、深槽下方位置（最好设置在深槽截面的边缘位置，此位置的压力反应较为明显），且两个微压力传感器相对于深槽的截面对称线对称；所述深槽内、压力弹性膜的上方盛放有液体，在压力弹性膜位置水平时，液体的液面与深槽的上沿存在间隙，所述盖板密封在深槽上方；所述压力弹性膜的底部设置有绝缘介质膜，所述绝缘介质膜除金属引线连接位置外覆罩住压力弹性膜和两个微压力传感器，通过绝缘介质膜进行保护实现电隔离。

优选的，所述微压力传感器为一维结构应力检测传感器或二维结构应力检测传感器。优选采用半导体压阻工艺制作的应力检测传感器作为微压力传感器，将两个微压力传感器设置在压力弹性膜边缘的对称位置：若采用一维结构应力检测传感器，一般将其设置在压力弹性膜的两个长对边上，且中心对称；若采用二维结构应力检测传感器，一般将其设置在压力弹性膜的两个对边，且中心对称。

优选的，所述液体的密度大于等于水的密度，增加底部的压力弹性膜受力大小，使微压力传感器更容易检测到压力变化，提高检测的灵敏度。

优选的，所述衬底为硅片或其他半导体材料。

优选的，所述盖板通过密封胶或玻璃硅阳极键合或玻璃硅共熔键合方式密封在深槽上方。

优选的，所述盖板的材质为硅、玻璃、塑料或金属等。

优选的，所述衬底为圆形或方形结构，当然也可以为其他形状，比如正多边形等。

优选的，所述深槽的横截面形状为圆形或正多边形，所述正多边形的边数优选为偶数。

优选的，所述衬底和压力弹性膜为一体结构，在该一体结构上设置一竖向有底凹槽，所述凹槽的竖向侧壁围成的区域作为深槽，所述凹槽底面横截面以上部分作为衬底，凹槽底面横截面以下部分作为压力弹性膜。

本案的传感器水平放置时，液体对底部的压力弹性膜产生均匀压力，两个微压力传感器输出信号相同，当传感器位置倾斜时，液体对底部的压力弹性膜产生的压力就不均匀，两个微压力传感器可以检测出压力差，该压力差值与倾斜角度成正比，通过一定的标定，就可以反映出传感器所测系统的倾角。

有益效果：本发明提供的基于压力传感的倾角传感器，原理明确，可以采用成熟的硅加工工艺进行批量的生产制造，成本低，并且容易和电路进行集成；微压力传感器可以采用压阻应力传感器检测压力变化，信号处理简单；微压力传感器主要用于检测应力差值，无温漂效应。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。