[发明专利]一种激光反射原理的压力传感器及其压力传感方法

说明书

一种激光反射原理的压力传感器及其压力传感方法，激光反射原理的压力传感器包括：壳体，设置空腔，所述壳体的一端设置测压口，用于将所述空腔与一被测空间连通；膜片，内置于所述空腔内，能根据测压口压力变化而发生形变；且所述膜片与所述测压口相背对侧设置反射面；激光发射器，设置于所述膜片的反射面同侧，用于将激光入射到所述膜片的反射面上；四象限传感器，设置于膜片的反射面同侧，用于接收经反射面反射的激光。本发明利用光线反射原理替代常见的电容测量原理，利用反射的激光在四象限传感器的光敏面上形成光斑，所述光斑随所述膜片形变而发生位移变化，根据检测到的所述光斑的位移变化，得到所述测压口处的压力变化。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种激光反射原理的压力传感器及其压力传感方法。

背景技术

电容式压力传感器常用结构是利用金属导电膜片作为电容其中一个电极，与陶瓷基底上的导电镀层形成电容。当金属膜片两侧压力发生变化，产生压力差，导致金属膜片发生形变，从而改变金属膜片与陶瓷基底上导电层的距离，改变电容值。通过对电容值的测量来实现被测空间内压力的测量。

常用结构中，金属膜片与陶瓷电极的间距由一个或多个垫片厚度来决定。间距的控制取决于一个或多个垫片的加工精度。并且，随着时间的推移或温度的变化，几何结构会发生微小的变化。金属外壳的热膨胀系数通常大于陶瓷电极的热膨胀系数。因此，加热或冷却电容式传感器组件可以在组件内产生内应力，从而影响几何形状尤其是金属膜片与陶瓷定电极之间的距离。机械应力在加热或冷却过程中会在一定范围内累积，当应力足够大时，电极和壳体会相对运动以释放应力。这种运动被称为“粘滑”或“机械滞后”。这些粘滑运动影响几何结构，并可能对电容传感器总成的精度产生不利影响，重复性较差，也无法预测和补偿。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种激光反射原理的压力传感器及其压力传感方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题的其中之一。

作为本发明的一个方面，提供了一种激光反射原理的压力传感器，包括：

壳体，设置空腔，所述壳体的一端设置测压口，用于将所述空腔与一被测空间连通；

膜片，内置于所述空腔内，能根据测压口压力变化而发生形变；且所述膜片与所述测压口相背对侧设置反射面；

激光发射器，设置于所述膜片的反射面同侧，用于将激光入射到所述膜片的反射面上；

四象限传感器，设置于所述膜片的反射面同侧，用于接收经反射面反射的激光；

其中，所述四象限传感器包括光敏面，所述反射的激光在所述光敏面上形成光斑，所述光斑随所述膜片形变而发生位移变化。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种利用如上述的激光反射原理的压力传感器的压力传感方法，包括如下步骤：

一测量介质从测压口进入空腔内对膜片施加压力，使膜片发生形变；

激光发射器对发生形变的膜片的反射面发射激光，所述四象限传感器接收反射面反射的激光，所述反射的激光在所述光敏面上形成偏离光敏面中心的光斑；

根据检测到的偏离光敏面中心的光斑的位移量，得到所述测量介质对所述膜片施加的绝对压力。

基于上述技术方案，本发明相对于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

1、本发明利用光线反射原理替代常见的电容测量原理，本发明利用膜片形变带来的光线反射角度变化，采用四象限传感器探测，根据判断四象限传感器上形成的光斑的位移量来表征膜片的形变量，从而得到测量介质的绝对压力；本发明设计的激光反射原理的压力传感器测量精度高、灵敏且稳定性高；