[发明专利]具有改进的应变仪的压力传感器

说明书

公开了一种用于感测来自流体介质的流体压力的装置。该装置具有端口本体，该端口本体具有围绕内部通道的外围壁。内部通道在端口本体上的膜片和用于接收流体的开口之间延伸。应变仪设置在端口本体上。应变仪具有连接在输入/输出焊盘和接地焊盘之间的两个或更多个电阻器。电阻器与接地焊盘基本等距地间隔开，以减少移动离子的迁移。

技术领域

本公开涉及压力传感装置，并且更具体地涉及具有改进的应变仪性能的压力传感器。

背景技术

微熔硅应变仪(MSG)压力传感器广泛用于许多行业。在汽车工业中，MSG用于范围从制动、传动和燃料压力传感器到乘员重力传感的多种应用。这样的压力传感器通常包括硅应变仪元件，所述硅应变仪元件被玻璃粘合(glass-bonded)至钢制端口本体的不锈钢膜片。惠斯通电桥或其他的应变仪配置有时被用于产生线性电压输出，该线性电压输出通过校准而与钢膜片上所施加的压力成正比。

然而，在典型的MSG中往往会以多种方式出现不准确的情况。例如，当温度升高到110摄氏度以上时，在产生了移动离子的玻璃内倾向于发生化学分解。当钢制端口本体接地时，移动离子将涌向最接近于电压源的电阻器。电阻器上不同的离子累积可能会导致传感器信号漂移。此外，致力于避免传感器信号漂移的设计可能会导致传感器的灵敏度下降、电阻器或焊盘的定位不理想或者其他的不准确性。

发明内容

鉴于上述需求，在至少一个方面，对于能够准确地感测压力并且没有明显信号漂移的成本有效的压力传感器和应变仪存在需求。

在至少一个方面，本主题技术涉及一种用于感测来自流体介质的流体压力的装置。该装置具有端口本体，该端口本体具有围绕内部通道以用于接收来自流体介质的流体的外围壁，内部通道在流体介质和端口本体上的膜片之间延伸。应变仪通过玻璃基板固定至端口本体。应变仪具有电连接在第一输入/输出(I/O)焊盘和接地焊盘之间的第一电阻器、电连接在第二I/O焊盘和接地焊盘之间的第二电阻器、电连接在第三I/O焊盘和接地焊盘之间的第三电阻器、以及电连接在第四I/O焊盘和接地焊盘之间的第四电阻器。四个电流源各自向I/O焊盘之一提供均匀、恒定的电流。第一输出部电连接在第一I/O焊盘和第二I/O焊盘之间以用于测量电压。第二输出部电连接在第三I/O焊盘和第四I/O焊盘之间以用于测量电压。每个电阻器与接地焊盘基本等距地间隔开以促成在电阻器上的均匀的移动离子累积。此外，当膜片受到来自流体的压力时，第二电阻器和第三电阻器承受张力，并且第一电阻器和第四电阻器承受压缩力。

在另一方面，本主题技术包括一种用于感测来自流体介质的流体压力的装置，该装置具有端口本体，该端口本体具有围绕内部通道的外围壁。内部通道在端口本体上的膜片和用于接收流体的开口之间延伸。应变仪设置在端口本体上，具有电连接在第一I/O焊盘和接地焊盘之间的第一电阻器、电连接在第二I/O焊盘和接地焊盘之间的第二电阻器、电连接在第三I/O焊盘和接地焊盘之间的第三电阻器、以及电连接在第四I/O焊盘和接地焊盘之间的第四电阻器。每个电阻器与接地焊盘基本等距，以减少移动离子迁移并且通过每个电阻器同时地施加均匀的输入。在一些实施例中，第一I/O焊盘和第二I/O焊盘设置在接地焊盘的第一侧上，并且第三I/O焊盘和第四I/O焊盘设置在接地焊盘的第二侧上。I/O焊盘和接地焊盘可以布置成平行的行，并且电阻器可以是压阻元件。

在一些实施例中，第一电阻器和第四电阻器邻近外围壁定位，并且第二电阻器和第三电阻器邻近膜片定位，使得内部通道中的流体促使第一电阻器和第四电阻器承受压缩且同时第二电阻器和第三电阻器承受张力。在一些实施例中，第一电阻器和第四电阻器关于穿过I/O焊盘的横向轴线与第二电阻器和第三电阻器对称。在一些情况下，接地焊盘沿纵向轴线伸长，并且第一电阻器和第二电阻器关于该纵向轴线与第四电阻器和第三电阻器对称。