[实用新型]采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器

说明书

本实用新型涉及采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，包括利用薄壁刃口相对焊接的定电极单端悬浮结构体和动电极单端悬浮结构体，定电极单端悬浮结构体采用装配式定电极结构，包括定电极装配式悬浮外壳、支撑于定电极装配式悬浮外壳内的定电极绝缘体、弹性定位器、焊接于定电极装配式悬浮外壳顶部的端盖、设于端盖与定电极绝缘体之间的三波压簧、焊接于端盖上的玻璃绝缘子，定电极装配式悬浮外壳、端盖、三波压簧分别采用与定电极绝缘体热膨胀系数相同或匹配的恒弹性合金制成且表面镀金。本实用新型从根本上解决现有电极单端悬浮的电容压力传感器存在的生产效率低、生产成本高的问题，测量结果受温度影响极小，保证了传感器的测量精度，稳定性好。

技术领域

本实用新型涉及采用装配式定电极的电容压力传感器，特别是一种采用装配式定电极的电极悬浮型电容压力传感器，适用于测量气体介质的微小压力和微小绝对压力，尤其适用于有一定腐蚀性的气体。

背景技术

对于电容式绝对压力传感器（真空规）的现有技术代表者，处于世界垄断地位的美国MKS公司的真空规，由于定电极绝缘体选用了含Al₂O₃95%的95陶瓷制作，动电极及夹持焊接固支动电极的结构，以及采用装配式封装了定电极绝缘体的外壳等结构件全部用比95陶瓷的热膨胀系数大1倍多的耐腐蚀恒弹性合金制作，造成定动电极受温度影响发生很大的相对位移，纵向，定电极与动电极有±28×10^-3μm/±1℃的变化，横向，定电极相对动电极最多可以位移0.5mm。因此，要想达到0.2级精度，传感器要在45℃±1℃的恒温包中工作。并且，每次使用前，要在高真空下调零点。这种调零点的操作在应用中非常费时，也太麻烦，甚至有时根本无法实现。

本申请人为解决上述问题，申请了一种“电极单端悬浮的电容压力传感器”，公开号为CN107907263 A。如图3～图4所示，其包括带引压口支座1、双面镀贵金属的动电极2、连体屏蔽环16、薄壁刃口焊口17、动电极刃口焊口15、上夹持环3、定电极钎焊式悬浮外壳18、钎焊口21、蓝宝石绝缘体19、导电膜层6、绝缘膜层7、管式电极20。由于动电极采用恒弹性金属制作的双面镀贵金属层的动电极2；定电极绝缘体采用蓝宝石单晶制作的蓝宝石绝缘体19，带引压口支座1、上夹持环3、双面镀贵金属层的动电极2和动电极刃口焊口15，相互结合在一起构成带有刃口薄壁端的动电极单端悬浮结构体，该动电极单端悬浮结构体为焊接式动电极悬浮结构；封接有管式电极20的蓝宝石绝缘体19、钎焊层和底部有连体屏蔽环16的定电极悬浮外壳18，钎焊构成带有刃口薄壁端的定电极单端悬浮结构体，该定电极单端悬浮结构体为焊接式定电极悬浮结构；焊接式定、动电极悬浮结构利用薄壁刃口焊接在一起，组成动、定电极单端悬浮的电容压力传感器。由于使用了薄壁刃口结构，将热膨胀系数相差1倍左右的不同恒弹性合金制作的结构焊接在了一起，这个焊接面与焊接固支动电极的平面等高，在同一个空间平面上。利用薄壁刃口来缓冲焊接应力与热应力，使定、动电极相对悬浮和系留，在温度变化时，使定电极、动电极的伸缩从这一相同的平面各自向与此平面相反方向变化，定、动电极距离相对不变，使温度影响很微小。在纵向，定动电极受温影响只是定、动电极间预留的间隙平均值，大约100μm的间隙，按定电极的热膨胀率变化，大约是100μm×7×10^-6/℃=7×10^-4μm/℃，所受温度影响可以用电路补偿，在50℃温区内，使精度达到0.15级；横向，定电极与动电极中心对称，不发生相对位移。因此，该专利申请比美国MKS公司的上述产品有了明显进步。电极单端悬浮的结构设置保证了传感器温度漂移大幅减小，显著提高测量精度，与同样量程及用途的同类产品相比，完全避免测量介质温度变化及机械冲击对动、定电极的膨胀系数不匹配的影响，减少了动、定电极的材料膨胀系数不同引起的测量误差的问题。

但上述“电极单端悬浮的电容压力传感器”仍有如下不足：

1、该定电极单端悬浮结构体为焊接式定电极悬浮结构，具体的说是钎焊式定电极悬浮结构，采用的蓝宝石定电极绝缘体19与定电极钎焊式悬浮外壳18和管式电极20分别利用钎焊封接，则导致其生产效率较低。