【仪表最新专利】测力传感器

　　内容说明
 

　　本发明涉及一种测力传感器，尤其涉及适用于超高/超低温，剧烈冲击、振动等极其恶劣的工作环境下的溅射薄膜测力传感器。
 

　　发明背景
 

　　测力传感器广泛应用于工业生产、军事装备、航空航天航海等各个领域中。现有测力传感器虽然结构多种多样，但都或多或少的需要采用胶粘接的方式。如敏感元件上通过粘贴电阻应变计实现力信号向电信号的转换；再如，从应变计上引出的引线，也需要固定在电路板或引线端子上，而为了尽可能节约空间，降低结构复杂性，固定方法也常采用胶接方式。胶接工艺虽然应用广泛，但却存在诸多缺点。胶接结构往往耐受温度范围有限，且材质特性受温度影响大，对传感器的工作环境温度、温度性能形成了制约。固化后内部应力的缓慢释放也对传感器长期稳定性有影响。在一些真空环境中，有些种类的胶还存在分解、逸散等潜在风险。此外，胶接结构在某些工业环境中容易老化、腐蚀，造成传感器性能及寿命大大降低。
 

　　在航天探索活动中，直接与太空环境接触的传感器，必须能耐受的高振动、高冲击、超高真空环境、大温差等特殊要求，胶接结构尚待足够验证，而金属材料、PCB电路板(常用材料为环氧基底，但已有成熟的无机材质基底)及加工工艺，焊接工艺却在以往的航天探索活动得到了较充分的验证。因此，能采用这些经过苛刻环境验证的成熟材料及工艺用于解决与之类似的环境下的测力问题具有十分重要的意义。
 

　　发明内容
 

　　本发明目的在于提供一种溅射薄膜测力传感器，用于高/低温，剧烈冲击、振动等极其恶劣的工作环境下，同时可解决要求无有机物及各种胶接结构的特殊环境下的高精度测力难题。
 

　　本发明的测力传感器包括压头、基座、敏感元件、电路板座、引线固定电路板、多功能电路板、引线、导电柱、导线和外壳，该测力传感器的特征在于：所述电路板座采用不锈钢材料制成，并进行镀铜或镀金，通过激光焊接或电子束焊接焊接在敏感元件上面，引线固定电路板通过焊锡或高温焊料直接焊接固定在电路板座的另一面，引线固定电路板与多功能电路板通过导电柱连接固定。
 

　　优选所述敏感元件为E型结构，并采用溅射薄膜工艺。优选所述外壳为圆筒形结构，直接焊接在所述基座上，其上端两侧具有引出导线圆孔，其顶面为平面，作为固定面，所述外壳焊接在所述基座上。所述引线、所述引线固定电路板、所述导电柱、所述多功能电路板和所述导线彼此之间的连接均采用电路焊接工艺焊接。所述导电柱为排针。所述敏感元件、所述基座、所述压头、所述电路板座和所述外壳均采用耐腐蚀的优质不锈钢材料制成，彼此之间的连接均采用激光焊接或电子束焊接。
 

　　本发明涉及的溅射薄膜测力传感器的有益效果是：本发明提供的用于超高或超低温，剧烈冲击、振动等极其恶劣的工作环境下，以及解决要求无有机物及各种胶接结构的特殊环境下的高精度测力难题所采用的技术方案有如下两优点和改进。
 

　　第一，本发明主要的特点有如下三点：①电路板座采用不锈钢镀铜或金工艺，既可保证与不锈钢材质的敏感元件(或基座)实现激光焊接或电子束焊接，又可通过焊锡或高温焊料将引线固定电路板直接焊接固定在电路板座上；②引线固定电路板与多功能电路板采用排针(或其他具有一定强度的导电柱)连接，既实现电信号传递，又可保证结构具有很高机械连接强度；③敏感元件采用E型结构及溅射薄膜工艺。以此替代及电路板通过胶接或螺钉连接固的工艺和敏感元件粘贴应变计工艺，可实现无胶、无机结构，又能保证结构牢固，耐受冲击、振动、高低温环境，同时节约空间，易于小型化。同时可解决要求无有机物及各种胶接结构的特殊环境下的高精度测力难题。对于解决复杂工业环境、军事装备、航空航天航海环境下的高精度测力难题具有非常实际的意义
 

　　第二，整个传感器所用加工制造方法成熟容易，敏感元件加工制造继承了成熟的溅射薄膜压力传感器敏感元件制造工艺，其余零件均可通过常规的机械加工及电路板制造工艺加工制造或直接从市场购买。传感器能在现有传感器生产条件下实现生产制造，不需要工艺设备改造。传感器本身结构具有一定灵活性，既可成为高性能的定型产品用于大批量生产，也可作为非标准产品用于解决特殊工业环境、军事装备、航天航空航海中的高精度测力难题。