[发明专利]石英音叉压力传感器

说明书

本发明属于传感器技术领域，提供一种石英音叉压力传感器，包括用于提供真空环境的壳体、设置在壳体内的框架、谐振音叉组件和Q值检测电极。谐振音叉组件包括音叉主体和音叉驱动装置，音叉主体与框架为一体结构。外界压力改变导致壳体内的真空度发生变化，真空度变化导致空气含量变化，空气含量变化导致阻尼变化，阻尼变化导致音叉Q值变化，由Q值检测电极对音叉Q值进行检测并输出，根据Q值的变化即可得出压力的变化。由于Q值对温度的敏感度低于压敏电阻的敏感度，并且音叉主体与框架均采用石英材质，且切型相同，热膨胀系数匹配，因此，温漂低于压阻式压力传感器。此外，在相同真空度变化范围内，Q值输出的灵敏度高于频率输出的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种石英音叉压力传感器。

背景技术

目前市面上的压力传感器包括压阻式和谐振式。压阻式压力传感器的敏感元件是压敏电阻，其原理是当外界压力作用在压敏电阻上会引起阻值的变化，阻值变化转化为电压的变化，通过测试输出电压值即可得到外部压力值。谐振式压力传感器的工作原理为利用谐振频率与压力的对应关系制备的频率信号输出型传感器。

但是传统压阻式压力传感器的缺点是温漂严重，频率输出型石英压力传感器的灵敏度不高，使用场合受限。

发明内容

本发明提供一种石英音叉压力传感器，用以解决现有技术中压阻式压力传感器温漂严重，频率输出型石英压力传感器灵敏度低，使用场合受限的缺陷，实现降低温度敏感度，且将检测方式由检测频率改变为检测灵敏度更高的音叉Q值的效果。

本发明提供一种石英音叉压力传感器，包括：壳体，所述壳体内为真空环境；框架，所述框架连接在所述壳体的内部；谐振音叉组件，所述谐振音叉组件包括音叉主体和音叉驱动装置，所述音叉主体与所述框架为一体结构，所述音叉驱动装置与所述音叉主体连接，用于驱动所述音叉主体振动；Q值检测电极，所述Q值检测电极与所述音叉驱动装置电连接，用于检测音叉Q值；所述音叉主体与所述框架均为石英材质且切型相同。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述框架包括主框体和贯穿所述主框体的通槽，所述音叉主体位于所述通槽内。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述音叉主体包括：基部，所述基部与所述主框架通过连接梁连接为一体结构，所述连接梁设置在所述主框架位于所述通槽的底部的位置与所述基部的底部之间；两个叉指，两个所述叉指平行设置且均设置在所述基部的顶部，两个所述叉指之间以及两个所述叉指与所述通槽的内侧面之间均留有供所述叉指振动的空间。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述连接梁的宽度为S₁，所述音叉主体的厚度为H，其中H/3≤S₁≤2H/3。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述叉指沿宽度方向的外侧面与所述通槽沿宽度方向且靠近所述叉指的内侧面之间设置有夹角，且所述叉指远离所述基部的一端距所述通槽的内侧面之间的距离大于所述叉指靠近所述基部的一端距所述通槽的内侧面之间的距离。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述叉指的长度为S₂，所述叉指的振动幅值为S₃，所述叉指沿宽度方向的外侧面与所述通槽沿宽度方向的内侧面之间的夹角为θ，其中θ＝arctan(S₃/S₂)。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述框架还包括两个盖板，两个所述盖板分别覆盖在所述通槽沿厚度方向的两侧，所述盖板与所述通槽对应的一侧设置有凹槽。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，所述叉指靠近所述盖板的一侧与所述盖板之间的间隙为S₄，其中，5μm≤S₄≤50μm。

根据本发明提供的一种石英音叉压力传感器，每个所述盖板与所述主框体之间设置有至少两个对准标记。