一種采用組合橋路的四余度壓差傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)輸入壓力求差的采用組合橋路的四余度壓差傳感器，主要用于對(duì)壓力差測(cè)量精度要求較高、正負(fù)向輸出對(duì)稱度好、對(duì)壓力差信號(hào)進(jìn)行多路冗余備份的伺服機(jī)構(gòu)測(cè)壓領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]壓差傳感器是用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)輸入壓力信號(hào)求減，并按一定的方式進(jìn)行輸出的傳感器，廣泛應(yīng)用于伺服機(jī)構(gòu)測(cè)壓行業(yè)?，F(xiàn)有的壓差傳感器實(shí)現(xiàn)壓力信號(hào)求減的方式是先對(duì)兩個(gè)輸入壓力信號(hào)分別進(jìn)行放大，再將兩個(gè)放大信號(hào)作為運(yùn)算放大器的差分輸入進(jìn)行求減，進(jìn)行一定的信號(hào)處理后得到所需的輸出信號(hào)。雖然在對(duì)兩路信號(hào)放大之前，也做了一些濾波處理，但由于在對(duì)兩路放大信號(hào)進(jìn)行求減時(shí)，放大器輸入端輸入的是兩路信號(hào)，由此引入的噪聲比一路輸入信號(hào)最多大一倍，因而導(dǎo)致輸出信號(hào)的精度降低；同時(shí)由于儀表放大器對(duì)于小信號(hào)的放大誤差比較大，采用兩路差分輸入信號(hào)進(jìn)行放大的話，進(jìn)一步增大了小信號(hào)的輸出誤差，進(jìn)而導(dǎo)致傳感器的測(cè)試精度降低，同時(shí)引起正負(fù)向輸出對(duì)稱度低。
[0003]除此之外，現(xiàn)有的壓差傳感器均為單余度，即只有一路壓差信號(hào)輸出。只要有一只壓力敏感芯體或與其對(duì)應(yīng)的電路出現(xiàn)故障，待測(cè)壓力差將無(wú)法準(zhǔn)確得到，直接影響伺服機(jī)構(gòu)對(duì)壓力差信號(hào)的響應(yīng)。雖然可以在待測(cè)壓力源處安裝多個(gè)單余度壓差傳感器，來(lái)提高壓力差信號(hào)輸出的可靠性，進(jìn)而保證伺服機(jī)構(gòu)的正常工作，但這會(huì)帶來(lái)空間和成本的明顯增加。對(duì)于空間和成本均需要控制的應(yīng)用場(chǎng)合，通過(guò)安裝多個(gè)單余度壓差傳感器來(lái)保證壓力差信號(hào)輸出可靠性的方式，并不可行。因此，體積增加有限、但能夠?qū)崿F(xiàn)多路冗余備份的多余度壓差傳感器，顯得很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的測(cè)量精度不高、正負(fù)向輸出對(duì)稱度低、只能實(shí)現(xiàn)單余度輸出等缺陷，進(jìn)而提供一種測(cè)量精度高、正負(fù)向輸出對(duì)稱度高、頻響特性優(yōu)異、能夠?qū)崿F(xiàn)四路壓差信號(hào)輸出的采用橋路組合方式的高可靠性四余度壓差傳感器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案如下所述:
[0006]—種采用組合橋路的四余度壓差傳感器，包括裝有電連接器的底座和焊接封裝在底座上的防護(hù)殼，在防護(hù)殼的殼體內(nèi)對(duì)稱設(shè)有一只信號(hào)轉(zhuǎn)接板、一只信號(hào)調(diào)理板和四組組合橋路單元；每組組合橋路單元包括第一壓力敏感芯體和第二壓力敏感芯體，每只壓力敏感芯體包括一只惠斯通電橋和配套調(diào)節(jié)電阻，所述的惠斯通電橋由四個(gè)具有壓敏效應(yīng)的薄膜電阻組成，當(dāng)壓力敏感芯體內(nèi)腔受到壓力作用時(shí)，薄膜電阻的阻值產(chǎn)生變化；惠斯通電橋的輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)接板相聯(lián)，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理板上的信號(hào)調(diào)理電路輸出至電聯(lián)接器，所述的底座的底面上開(kāi)有兩個(gè)進(jìn)油孔，流經(jīng)進(jìn)油孔的液壓油流過(guò)壓力敏感芯體的內(nèi)腔。
[0007]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，每組組合橋路單元中第一壓力敏感芯體的正向輸出端與第二壓力敏感芯體的負(fù)向輸出端短接，作為該組組合橋路單元的正向輸出端；第一壓力敏感芯體的負(fù)向輸出端與第二壓力敏感芯體的正向輸出端短接，作為該組組合橋路單元的負(fù)向輸出端；第一壓力敏感芯體和第二壓力敏感芯體的供電端串接各自的輸出靈敏度調(diào)節(jié)電阻后短接，作為該組組合橋路單元的供電端；第一壓力敏感芯體和第二壓力敏感芯體的接地端直接短接，作為該組組合橋路單元的接地端。
[0008]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，靈敏度調(diào)節(jié)電阻采用高精度、低溫漂的電阻，并通過(guò)靈敏度調(diào)節(jié)電阻阻值的選取，確保每組組合橋路單元對(duì)應(yīng)的兩個(gè)芯體輸出靈敏度相同。
[0009]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，每組組合橋路單元的供電端與正向輸出端、供電端與負(fù)向輸出端之間各并接一組電阻，用于調(diào)節(jié)組合橋路輸出的零點(diǎn)。
[0010]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，惠斯通電橋的輸出端通過(guò)直徑0.2mm的鋁硅絲焊接引出至信號(hào)轉(zhuǎn)接板。
[0011]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有由AD584SH/883B和AD620SQ/883B組成的信號(hào)調(diào)理電路，每組組合橋路的正向輸出端和負(fù)向輸出端經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路接至電連接器。
[0012]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，在底座上方安裝有支撐座，用于支撐信號(hào)轉(zhuǎn)接板。
[0013]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，壓力敏感芯體通過(guò)激光焊接方式焊接在壓力接口座上，壓力接口座通過(guò)激光焊接方式焊接在底座上。
[0014]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，防護(hù)殼與底座通過(guò)激光焊接方式焊接在一起。
[0015]上述采用組合橋路的四余度壓差傳感器中，在底座上設(shè)有四個(gè)用于與液壓機(jī)械裝置連接的安裝孔。
[0016]本發(fā)明實(shí)際工作中，液壓油通過(guò)兩個(gè)油孔分別進(jìn)入四組組合橋路單元的八只壓力敏感芯體內(nèi)腔，于是八只壓力敏感芯體表面上濺射的薄膜式惠斯通橋路將感應(yīng)到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并在信號(hào)轉(zhuǎn)接板上采用橋路組合的方式對(duì)四組壓力信號(hào)求差并輸出，再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理板上的信號(hào)調(diào)理電路將之放大成所需要的信號(hào)并做濾波處理，最后通過(guò)電連接器輸出，滿足伺服機(jī)構(gòu)測(cè)壓領(lǐng)域高精度、正負(fù)向輸出高對(duì)稱度并能實(shí)現(xiàn)冗余備份的輸出要求。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]1、本發(fā)明所述四余度壓差傳感器采用組合橋路單元，選取高精度、低溫漂的靈敏度調(diào)節(jié)電阻和零點(diǎn)調(diào)節(jié)電阻，通過(guò)對(duì)芯體輸出靈敏度和組合橋路零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，保證輸出零點(diǎn)小((30mV)、精度高(彡0.5% )、正負(fù)向輸出對(duì)稱性好；
[0019]2、本發(fā)明采用高精度、寬溫區(qū)、高可靠性、低功耗的電子元器件，因此工作溫度范圍寬，輸出溫度特性好，熱零點(diǎn)漂移小，功耗低(彡30mA);
[0020]3、本發(fā)明在信號(hào)調(diào)理電路中增加了濾波設(shè)計(jì)，能夠?yàn)V除掉高頻噪聲，同時(shí)，采用金屬外殼封裝，對(duì)外界電磁干擾進(jìn)一步屏蔽，因此，傳感器抗干擾能力強(qiáng)；
[0021]4、本發(fā)明壓力敏感芯體通過(guò)壓力接口座與底座以激光焊接的方式焊接在一起，焊縫承壓達(dá)到50MPa，防護(hù)殼與底座通過(guò)激光焊接，從而將八只壓力敏感芯體及電路板進(jìn)行密封保證了傳感器測(cè)量的可靠性；
[0022]5、本發(fā)明采用八只壓力敏感芯體，以橋路組合的方式實(shí)現(xiàn)四組壓力信號(hào)差輸出，極大地提高了待測(cè)壓力差信號(hào)輸出可靠性。
[0023]6、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，充分考慮的結(jié)構(gòu)可靠性，因此抗振動(dòng)、沖擊能力強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是圖1內(nèi)部的壓力敏感部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是圖2的A向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是圖3的B向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是芯體表面濺射的惠斯通電橋示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明組合橋路單元中第一壓力敏感芯體和第二壓力敏感芯體與信號(hào)轉(zhuǎn)接板進(jìn)行橋路組合的電路原理圖。
[0030]上述圖中的各數(shù)字標(biāo)記分別是:1、2、3、4、5、6、7、8 —壓力敏感芯體，9 一防護(hù)殼，
10一信號(hào)調(diào)理板，11 一支撐柱，12 —信號(hào)轉(zhuǎn)接板，13 —壓力接口座，14 一墊塊，15 —底座，16 —電連接器，17 —芯體供電端，18、19、22、23 —薄膜電阻，20 —芯體正向輸出端，21 —芯體負(fù)向輸出端，24 一芯體接地端，28 一第一芯體，29 一第二芯體，30 一組合橋路單元，V1+ —第一芯體的供電端，V2+ —第二芯體的供電端，V+ —組合橋路的供電端，GND 一組合橋路的接地端，S1+ —第一芯體的正向輸出端，S1- —第一芯體的負(fù)向輸出端，S2+ —第二芯體的正向輸出端，S2--第二芯體的負(fù)向輸出端，S+ —組合橋路的正向輸出端，S--組合橋路的負(fù)向輸出端。
【具體實(shí)施方式】
[0031]參見(jiàn)附圖1-3所示，本發(fā)明所述四余度壓差傳感器由底座15、防護(hù)殼9、壓力敏感芯體1、2、3、4、5、6、7、8、信號(hào)調(diào)理板10、信號(hào)轉(zhuǎn)接板12等部分組成。防護(hù)殼9密封焊接安裝在底座15上，八只其上濺射有薄膜式惠斯通電橋的壓力敏感芯體1、2、3、4、5、6、7、8按左右對(duì)稱設(shè)置在防護(hù)殼9和底座15之間形成的殼體內(nèi)，并兩兩分成一組，每組組合橋路單元包括第一壓力敏感芯體1、3、5、7和第二壓力敏感芯體2、4、6、8。在殼體內(nèi)同時(shí)還設(shè)置有與壓力敏感芯體1、2、3、4、5、6、7、8電連接的信號(hào)