压力变送器的充油芯体

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种压力变送器的充油芯体。

背景技术

压力变送器是工业实践中最常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自动控制。涉及航空航天、军工国防、汽车电子、石油电力、铁路交通、船舶航运和工业制造等各种行业。

充油压力传感器是压力传感器的一种常见封装形式。充油芯体是充油压力传感器的重要组成部分，充油芯体是将感压芯片封装在不锈钢腔体中，外加压力通过不锈钢膜片、内部密封的硅油挤压感压芯片，把外界压力转变为能够被感知的信号，同时外界物质不直接作用于感压芯片。因此该产品可以应用于各种场合，特别是恶劣的腐蚀性介质环境。

充油芯体一般包括感受压力，把压力信号转换成电信号的感压元件以及对电信号进行放大和进行温度、线性度补偿的信号处理芯片，硅油以及膜片和外壳。

目前常见的设计是把感压元件放置在硅油中，将信号处理芯片以及做EMC调理的电容和电阻等被动器件放置于硅油之外，产品电路设计和结构设计复杂，产品体积大，制造工艺复杂，难以规模化及自动化生产，产品的生产成本高，并且外置的电气元件需要额外的防湿气保护设计，即使如此，产品也很容易受到环境中的湿气的影响，导致产品失效。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种压力变送器的充油芯体，旨在解决现有技术中充油芯体的结构复杂，产品的失效率高的问题。

为实现上述目的，本发明提出的压力变送器的充油芯体，包括：

壳体，具有一端开口的容置槽，所述壳体背离所述开口的一侧设置有一组延伸至所述容置槽内的引线脚；

压力感应组件，安装于所述容置槽且与所述引线脚电连接，所述压力感应组件包括电路板和压力感应电路，所述电路板背离所述开口的一侧设置于所述容置槽的槽底，所述压力感应电路设于所述电路板朝向所述开口的一侧；

金属膜片，安装于所述壳体且封盖所述容置槽，以形成密封所述压力感应组件的密封腔体，所述密封腔体内填充有硅油；

其中，所述压力感应电路包括感压元件、以及设于所述感压元件周侧的信号处理芯片、电容、电阻，外部压力通过所述金属膜片、硅油挤压所述感压元件，经所述信号处理芯片处理后的电信号通过所述引线脚输出至外部电路。

可选地，所述感压元件和所述信号处理芯片通过胶粘固定于所述电路板，所述感压元件和所述信号处理芯片通过金属绑线电连接，所述感压元件和所述信号处理芯片与所述电路板、电容以及电阻通过金属绑线电连接。

可选地，所述电路板设置有供所述引线脚插设的避让孔，所述引线脚的一端插设于所述避让孔且伸出所述电路板朝向所述金属膜片的一侧表面，所述引线脚和所述感应电路通过金属绑线电连接。

可选地，所述壳体包括第一壳体和第一翻边，所述容置槽设于所述第一壳体，所述第一壳体的开口端向外翻折形成所述第一翻边；

所述第一翻边的周缘朝远离所述电路板的方向翻折形成有第二翻边，所述第一翻边和所述第二翻边围合形成安装槽，所述金属膜片设置于所述安装槽内。

可选地，所述充油芯体还包括压环，所述压环设置于所述金属膜片背离所述电路板的一侧，所述压环、所述金属膜片焊接固定于所述第一翻边，且所述金属膜片夹设于所述压环和所述第一翻边之间。

可选地，所述壳体还设置有充油口，所述充油口与所述密封腔体连通，所述充油口设置有钢珠以密封所述充油口。

可选地，所述引线脚与所述壳体的连接处设置有烧结玻璃。

本发明技术方案通过采用将压力感应组件的电路板和压力感应电路设置在容置槽内，通过将金属膜片固定在壳体上的开口端上以形成密封该容置槽的密封腔体，该密封腔体内充入有硅油，如此，通过将感压元件、信号处理芯片以及做EMC调理的电容和电阻等被动器件全部放置在硅油内，简化了产品的电路和结构设计，不需要对外置电路进行特殊的防湿气保护，产品整体的结构紧凑，体积减小，生产简单，降低产品成本，提升产品的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例一实施例压力变送器的充油芯体的结构示意图；

图2为图1沿E-E方向的剖视图；

图3为本发明一实施例中压力变送器的充油芯体的结构示意图；

图4为本发明一实施例一实施例压力变送器的充油芯体的爆炸图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

针对现有技术中充油芯体的结构复杂，产品的失效率高的问题。

本发明提出一种压力变送器的充油芯体。

在本发明实施例中，如图1-图4所示，该压力变送器的充油芯体包括壳体100、压力感应组件300以及金属膜片200，壳体100具有一端开口102的容置槽101，所述壳体100背离所述开口102的一侧设置有一组延伸至所述容置槽101内的引线脚105；压力感应组件300安装于所述容置槽101内且与所述引线脚105电连接，所述压力感应组件300包括电路板310和压力感应电路，所述电路板310背离所述开口102的一侧设置于所述容置槽101的槽底，所述压力感应电路设于所述电路板310朝向所述开口102的一侧。金属膜片200安装于所述壳体100且封盖所述容置槽101，以形成密封所述压力感应组件300的密封腔体103，所述密封腔体103内填充有硅油104；所述压力感应电路包括感压元件以及设于所述感压元件周侧的信号处理芯片、电容、电阻等器件，外部压力通过所述金属膜片200、硅油104挤压所述感压元件，经所述信号处理芯片过滤放大后的电压信号通过所述引线脚105输出满足终端使用需求的电信号。

可选地，该壳体100为不锈钢金属外壳，作为主体件，用于为压力感应组件300提供安装场所。该金属膜片200安装在壳体100的开口102侧，以密封容置槽101，使得容置槽101的底壁、侧壁以及该金属膜片200围合形成密封腔体103。该密封腔体103内填充有硅油104，使得压力感应组件300全部被包裹在硅油104内。该电路板310呈板状，以该电路板310朝向开口102的一侧为正侧，反之为背侧进行说明。电路板310的背侧通过贴片胶固定在容置槽101的底壁上，其正侧用于供压力感应电路安装，该压力感应电路包括感应元件、信号处理芯片、电容、电阻等元件，均贴设固定在电路板310的正侧表面上，并通过电连接线实现电路连接，由于感应元件、信号处理芯片、多个电容、电阻等元件均固定在该电路板310上，而通过在电路板310的正侧表面布线处理，使得感应元件、信号处理芯片、电容以及电阻等被动器件之间的连线方式更加简单方便，大大降低他们之间的连线数量和难度，降低了压力感应组件300的装配难度，进一步降低了整个充油芯体的体积。且通过将该压力感应电路的感应元件、信号处理芯片、多个电容、电阻等元件均固定在该电路板310，其可以在外部组装后再整体装入壳体100的容置槽101内与引线脚105电连接，易于自动化和规模化生产，降低了该压力变送器的充油芯体的生产成本，提高了产品的可靠性。其中，该电路板310可以是陶瓷板、PCB板或是其它基材的电路板310，在此不一一限定。

进一步地，该金属膜片200可以是波纹膜片，也可以是平膜片，在本实施例中，该金属膜片200选用的是波纹膜片为例。压力变送器的充油芯体的工作原理为，外界压力作用到波纹膜片后，经密封腔体103内的硅油104挤压感压元件，感压元件受到压力会产生应变，导致其上的半导体电阻在压阻效应和材料本身各向异性的作用下电阻值发生不同的变化，通过斯通电桥原理输出与压力值相对应的电压信号，电压信号经过设于感压元件一侧的信号处理芯片进行放大、高低温和线性补偿后输出满足终端使用需求的电信号。

本发明技术方案通过采用将压力感应组件300的电路板310和压力感应电路均设置在容置槽101内，通过将金属膜片200固定在壳体100上的开口102端上以形成密封该容置槽101的密封腔体103，该密封腔体103内充入有硅油104，如此，通过将感压元件、信号处理芯片以及做EMC调理的电容和电阻等元器件全部放置在硅油104内，简化了产品的电路和结构设计，不需要对外置电路进行特殊的防湿气保护，使得产品结构紧凑，体积减小，生产简单，降低产品成本，提升产品的可靠性。

在一实施例中，所述感压元件和所述信号处理芯片通过胶粘固定于所述电路板310，所述感压元件和所述信号处理芯片通过金属绑线311电连接，所述感压元件和所述信号处理芯片与所述电路板310、电容以及电阻通过金属绑线311或倒装焊实现电连接。

在一实施例中，所述电路板310设置有供所述引线脚105插设的避让孔312，所述引线脚105的一端插设于所述避让孔312且伸出所述电路板310朝向所述金属膜片200的一侧表面，所述引线脚105和所述感应电路通过金属绑线311或锡焊实现电连接。

可选地，如图2、图3所示，在本实施例中，该组引线脚105为间隔设置的三根金属插针105a，用于将压力感应组件300与外部电路连通。该电路板310开设有与每一金属插针105a同轴设置的避让孔312，如此，使得金属插针105a置于容置槽101内的一端可以对应穿过一避让孔312且伸出电路板310朝向所述金属膜片200的一侧表面，如此，以便于压力感应电路与金属绑线311的电连接。需要说明的是，该金属绑线311可以可为金丝、铝丝或铜丝，优选金属绑线311为金丝。

在其他实施例中，引线脚105和所述感应电路也可以通过锡焊等方式实现电连接，在此不一一限定。

在一实施例中，所述壳体100包括第一壳体110和第一翻边120，所述容置槽101设于所述第一壳体110，所述第一壳体110的开口102端向外翻折形成有所述第一翻边120；

所述第一翻边120的周缘朝远离所述电路板310的方向翻折形成有第二翻边130，所述第一翻边120和所述第二翻边130围合形成安装槽131，所述金属膜片200设置于所述安装槽131内。

可选地，该第一壳体110呈下端开口102的圆筒状，其开口102端通过翻折即可得到该第一翻边120和第二翻边130，整个壳体100呈帽状。如此，壳体100可以通过冲压工艺一体成型，大大简化了其加工工艺，降低了整个充油芯体的生产成本。进一步地，该第一翻边120背离容置槽101的一侧表面与第一翻边120的内壁之间围合形成有安装槽131，该安装槽131的尺寸大于容置槽101的内径，如此，使其可以供金属膜片200固定在内，并密封该容置腔。即该第一壳体110的外径可以相对较小，进一步降低了整个压力变送器的充油芯体的体积，使其小型化。

在一实施例中，所述充油芯体还包括压环400，所述压环400设置于所述金属膜片200背离所述电路板310的一侧，所述压环400、所述金属膜片200焊接固定于所述第一翻边120，且所述金属膜片200夹设于所述压环400和所述第一翻边120之间。

在本实施例中，增设有一个压环400，置于金属膜外背离容置槽101的一侧表面，通过激光一起将压环400和金属膜片200焊接固定在的第一翻板，降低金属膜片200的焊接难度，压环400、金属膜片200和壳体100均为同一型号的金属，优选的为同一型号的不锈钢，以消除材料间的CTE失配引起的热应力，避免导致传感器的输出精度降低。

在一实施例中，如图1和图3所示，所述安装槽131和所述容置槽101偏心设置。在其他实施例中，该安装槽131和容置槽101也可以是同轴设置，在此不作限定。

在一实施例中，所述壳体100还设置有充油口500，所述充油口500与所述密封腔体103连通，该充油口500用于向密封腔体103内充入硅油104，补充完硅油104后通过该钢珠510密封该充油口500，避免密封腔体内的硅油自充油口500漏出。

在一实施例中，所述引线脚105与所述壳体100的连接处设置有烧结玻璃106。

可选地，以该组引线脚105由3根间隔设置的金属插针105a为例，该三根金属插针105a可以通过烧结玻璃106一体固定在壳体100上。也可以是每一根金属插针105a与壳体100的连接处单独设置烧结玻璃106，如图2所示，如此，使得引线脚105与壳体100之间绝缘，提高其可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。