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一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器
申请号	CN202111310772.1	申请日	2021-11-05	公开(公告)号	CN114112179B	公开(公告)日	2024-04-09
申请人	天津航空机电有限公司;			发明人	李宗龙; 姚维照; 霍东升; 白慧东;
摘要	本发明属于传感器领域，用于压力的测量，尤其是进行高精度压力测量的电流型压力传感器。本发明将传感器补偿芯片WY1452DW和三极管分别放置在信号印制电路板和电源印制电路板上，同时采用了隔热结构对信号印制电路板和电源印制电路板进行了物理隔离，产品各部分结构件采用焊接连接，将产品电气部分密封在产品内部，产品两个印制电路板通过螺钉和接壳螺钉分别固定在隔热结构上，螺钉和隔热结构的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力，采用绝缘垫片和绝缘套筒对两个印制电路板和隔热结构进行绝缘隔离，以保证产品的绝缘性，通过接壳螺钉将印制电路板的滤波电路和产品外壳连通，大大提高了产品的电磁防护能力。
权利要求	1.一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述压力传感器结构包含插座(1)、端盖(2)、第一壳体(3)、第一接壳螺钉(4)、电源印制电路板(5)、第一绝缘垫片(6)、隔热壳体(7)、绝缘套筒(8)、信号印制电路板(9)、第二绝缘垫片(10)、第二接壳螺钉(11)、第二壳体(12)、压力芯体(13)、安装套(14)、第一螺钉(15)和第二螺钉(16)；所述插座(1)、端盖(2)、第一壳体(3)依次采用焊接连接，隔热壳体(7)一端与第一壳体(3)焊接连接，另一端与第二壳体(12)焊接连接，安装套(14)与第二壳体(12)采用焊接连接，形成焊接密封结构；所述电源印制电路板(5)通过第一接壳螺钉(4)、第一绝缘垫片(6)和第二螺钉(16)安装在隔热壳体(7)一端，所述信号印制电路板(9)通过第二接壳螺钉(11)、第二绝缘垫片(10)、第一螺钉(15)和绝缘套筒(8)安装在隔热壳体(7)的另一端，第一接壳螺钉(4)、第二接壳螺钉(11)、第一螺钉(15)和第二螺钉(16)与隔热壳体(7)的螺纹处涂覆螺纹锁固剂进行防松，压力芯体(13)安装在安装套(14)内进行激光焊接固定。 2.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述隔热壳体(7)为桶状结构，在内壁上均匀设有三个凸台，在凸台上设有螺纹通孔，通过螺钉分别固定隔热壳体(7)两侧的电源印制电路板(5)和信号印制电路板(9)。 3.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述隔热壳体(7)的凸台高于侧壁的高度，在隔热壳体(7)下端也设置了台阶限位。 4.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述隔热壳体(7)的桶底为0.5mm的不锈钢板，对电源印制电路板(5)和信号印制电路板(9)进行物理隔离。 5.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述隔热壳体(7)的桶底上设置了过线孔。 6.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述第一绝缘垫片(6)、第二绝缘垫片(10)和绝缘套筒(8)采用聚酰亚胺材料。 7.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述信号印制电路板(9)用于对压力芯体(13)输出的mV级电压信号进行信号调理和温度补偿。 8.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述信号印制电路板(9)的补偿芯片为WY1452DW。 9.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述电源印制电路板(5)能够进行电源转换。 10.如权利要求1所述的带隔热结构的电流型高精度压力传感器，其特征在于，所述电源印制电路板(5)上通过U/I转换电路将WY1452DW输出的电压转换为所需电流值。
说明书全文	一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器技术领域 [0001] 本发明属于传感器领域，用于压力的测量，尤其是进行高精度压力测量的电流型压力传感器。背景技术 [0002] 随着航空事业的发展，为使飞机环境更加适合，对环控系统内的压力测量提出了更严格的要求，对压力传感器的测量精度要求越来越高。目前压力传感器的标准输出形式为(4～20)mA。 [0003] 传统的电流型压力传感器，在进行20mA输出时，因为电流的增大会产生较大的热量，产生的热量会使压力传感器内部的温度补偿芯片的温度采集产生偏差，从而使温度补偿产生偏差，进而对产品的测量精度产生很大影响。发明内容 [0004] 本发明提供一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器，通过隔热结构使得产品温度补偿芯片免受其它器件发热的影响，进而能够准确的感知真实环境温度，并作出正确的温度补偿，从而大大提高了压力测量精度，同时隔热结构能够屏蔽电磁干扰信号，提高了产品电磁防护能力。压力传感器各部分结构件采用焊接连接，将产品电气部分密封在产品内部，从而大大提高了产品的环境适应性。产品两个印制电路板通过螺钉和接壳螺钉分别固定在隔热结构上，螺钉和隔热结构的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力。采用绝缘垫片和绝缘套筒对两个印制电路板和隔热结构进行绝缘隔离，以保证产品的绝缘性，通过接壳螺钉将印制电路板的滤波电路和产品外壳连通，大大提高了产品的电磁防护能力。 [0005] 本发明提供了一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器，所述压力传感器结构包含插座1、端盖2、第一壳体3、第一接壳螺钉4、电源印制电路板5、第一绝缘垫片6、隔热壳体7、绝缘套筒8、信号印制电路板9、第二绝缘垫片10、第二接壳螺钉11、第二壳体12、压力芯体13、安装套14、第一螺钉15和第二螺钉16。 [0006] 所述插座1、端盖2、第一壳体3、隔热壳体7、第二壳体12、安装套14采用焊接连接方式，形成焊接密封结构，对产品进行充分防护，将产品电气部分和外界隔离开，提高了压力传感器的环境适应能力； [0007] 所述电源印制电路板5通过第一接壳螺钉4、第一绝缘垫片6和第二螺钉16安装在隔热壳体7上，所述信号印制电路板9通过第二接壳螺钉11、第二绝缘垫片10、第一螺钉15和绝缘套筒8安装在隔热壳体7上，第一接壳螺钉4、第二接壳螺钉11、第一螺钉15和第二螺钉16与隔热壳体7的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力。压力芯体13安装在安装套14内进行激光焊接固定。 [0008] 所述隔热壳体7为桶状结构，用于减重，在内壁上均匀设有三个凸台，在凸台上设有螺纹通孔，通过螺钉分别固定隔热壳体7两侧的电源印制电路板5和信号印制电路板9。 [0009] 所述隔热壳体7的凸台高于侧壁的高度，进行台阶限位，用于和第1壳体3装配时的定位，满足激光焊接定位要求。在隔热壳体7下端也设置了台阶限位，用于用于和第2壳体12装配时的定位，满足激光焊接定位要求。 [0010] 所述隔热壳体7的桶底为0.5mm的不锈钢板，对电源印制电路板5和信号印制电路板9进行了物理隔离，大大降低了两个电路板之间的热影响。同时隔热结构能够屏蔽电磁干扰信号，提高了产品电磁防护能力。 [0011] 所述隔热壳体7的桶底上设置了过线孔，能够允许5根连接导线穿过，用于电源印制电路板5和信号印制电路板9之间的电气连接。 [0012] 所述第1绝缘垫片6、第2绝缘垫片10和绝缘套筒8使用聚酰亚胺材料，即满足固定强度要求，又能满足产品的绝缘电阻要求。 [0013] 所述信号印制电路板9用于对压力芯体13输出的mV级电压信号进行信号调理和温度补偿。 [0014] 所述信号印制电路板9的补偿芯片为WY1452DW，能够在不同温度下实现对压力芯体的不同参数的补偿。同时信号印制电路板9上没有发热元器件，不会对WY1452DW的感受温度造成影响。 [0015] 所述电源印制电路板5能够进行电源转换，以对信号印制电路板9和压力芯体13提供合适电源。 [0016] 所述电源印制电路板5上通过U/I转换电路将WY1452DW输出的电压转换为所需电流值(典型为4mA～20mA)。 [0017] 本发明的有益效果：提供一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器，产品结构紧凑，各部件连接紧固，可靠性高，通过隔热结构使得产品温度补偿芯片免受其它器件发热的影响，进而能够准确的感知真实环境温度，并作出正确的温度补偿，从而大大提高了压力测量精度，同时隔热结构能够屏蔽电磁干扰信号，提高了产品电磁防护能力，拓展了压力传感器的使用范围。产品采用密封结构，将产品电气部分密封在产品内部，提高了产品的环境适应性。产品两个印制电路板通过螺钉和接壳螺钉分别固定在隔热结构上，螺钉和隔热结构的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力。采用绝缘垫片和绝缘套筒对两个印制电路板和隔热结构进行绝缘隔离，提高了产品的绝缘性。通过接壳螺钉将印制电路板的滤波电路和产品外壳连通，提高了产品的电磁防护能力。附图说明 [0018] 图1是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的示意图一； [0019] 图2是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的示意图二； [0020] 图3是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器中隔热结构示意图； [0021] 图4是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器中隔热壳体示意图； [0022] 图5是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的原理框图。 [0023] 附图标记说明： [0024] 其中：1‑插座、2‑端盖、3‑第一壳体、4‑第一接壳螺钉、5‑电源印制电路板、6‑第一绝缘垫片、7‑隔热壳体、8‑绝缘套筒、9‑信号印制电路板、10‑第二绝缘垫片、11‑第二接壳螺钉、12‑第二壳体、13‑压力芯体、14‑安装套、15‑第一螺钉、16‑第二螺钉。具体实施方式 [0025] 结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做详细的说明。 [0026] 一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器，所述压力传感器结构包含插座1、端盖2、第一壳体3、第一接壳螺钉4、电源印制电路板5、第一绝缘垫片6、隔热壳体7、绝缘套筒8、信号印制电路板9、第二绝缘垫片10、第二接壳螺钉11、第二壳体12、压力芯体13、安装套 14、第一螺钉15和第二螺钉16。所述插座1、端盖2、第一壳体3、隔热壳体7、第二壳体12、安装套14采用焊接连接方式，形成焊接密封结构，对产品进行充分防护，将产品电气部分和外界隔离开，提高了压力传感器的环境适应能力； [0027] 所述电源印制电路板5通过第一接壳螺钉4、第一绝缘垫片6和第二螺钉16安装在隔热壳体7上，所述信号印制电路板9通过第二接壳螺钉11、第二绝缘垫片10、第一螺钉15和绝缘套筒8安装在隔热壳体7上，第一接壳螺钉4、第二接壳螺钉11、第一螺钉15和第二螺钉16与隔热壳体7的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力。压力芯体13安装在安装套14内进行激光焊接固定。 [0028] 所述隔热壳体7为桶状结构，用于减重，在内壁上均匀设有三个凸台，在凸台上设有螺纹通孔，通过螺钉分别固定隔热壳体7两侧的电源印制电路板5和信号印制电路板9。 [0029] 所述隔热壳体7的凸台高于侧壁的高度，进行台阶限位，用于和第1壳体3装配时的定位，满足激光焊接定位要求。在隔热壳体7下端也设置了台阶限位，用于用于和第2壳体12装配时的定位，满足激光焊接定位要求。 [0030] 所述隔热壳体7的桶底为0.5mm的不锈钢板，对电源印制电路板5和信号印制电路板9进行了物理隔离，大大降低了两个电路板之间的热影响。同时隔热结构能够屏蔽电磁干扰信号，提高了产品电磁防护能力。 [0031] 所述隔热壳体7的桶底上设置了过线孔，能够允许5根连接导线穿过，用于电源印制电路板5和信号印制电路板9之间的电气连接。 [0032] 所述第1绝缘垫片6、第2绝缘垫片10和绝缘套筒8使用聚酰亚胺材料，即满足固定强度要求，又能满足产品的绝缘电阻要求。 [0033] 所述信号印制电路板9用于对压力芯体13输出的mV级电压信号进行信号调理和温度补偿。 [0034] 所述信号印制电路板9的补偿芯片为WY1452DW，能够在不同温度下实现对压力芯体的不同参数的补偿。同时信号印制电路板9上没有发热元器件，不会对WY1452DW的感受温度造成影响。 [0035] 所述电源印制电路板5能够进行电源转换，以对信号印制电路板9和压力芯体13提供合适电源。 [0036] 所述电源印制电路板5上通过U/I转换电路将WY1452DW输出的电压转换为所需电流值(典型为4mA～20mA)。 [0037] 实施例1(结构) [0038] 图1是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的示意图一，如图1所示压力芯体13与安装套14进行焊接，形成密封腔体，用于感受压力信号。 [0039] 压力芯体13感受压力后能够输出与压力信号成正比的mV级电压信号，信号印制电路板9将mV级电压信号进行信号转换和温度补偿，输出V级电压信号，电源印制电路板5将V级电压信号转换为(4～20)mA电流信号。隔热壳体7用于支撑和固定信号印制电路板9和电源印制电路板5，端盖2、第一壳体3、第二壳体12用于对产品的支撑和防护。 [0040] 图2是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的示意图二，如图2所示，安装套14与第一壳体3、第一壳体3与隔热壳体7、隔热壳体7与第二壳体12、第二壳体12与端盖2、端盖2与插座1采用焊接连接方式，形成焊接密封结构，对产品进行充分防护，将产品电气部分和外界隔离开，提高了压力传感器的环境适应能力。安装套14、第一壳体3、隔热壳体7、第二壳体12、端盖2都设置了台阶限位以满足焊接定位要求。 [0041] 图3是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器中隔热结构示意图，如图3所示，电源印制电路板5通过第一接壳螺钉4和第二螺钉16安装在隔热壳体7上，信号印制电路板9通过第二接壳螺钉11和第一螺钉15安装在隔热壳体7上，第一接壳螺钉4、第二接壳螺钉11、第一螺钉15和第二螺钉16与隔热壳体7的螺纹处涂覆适量螺纹锁固剂进行防松，提高了产品抗振能力。在装配过程中使用了第一绝缘垫片6、第二绝缘垫片10和绝缘套筒8来起绝缘和支撑作用，装配时6个螺钉安装在隔热壳体7上的3个螺纹孔内，布局紧凑，空间利用合理。第一接壳螺钉4和第二接壳螺钉11将电源印制电路板5和信号印制电路板9的滤波电路和产品外壳连通，进行滤波处理，大大提高了产品的电磁防护能力。 [0042] 图4是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器中隔热壳体示意图，如图4所示，隔热壳体上设置了一个3mm的过线孔，能够允许5根连接导线穿过，用于电源印制电路板5和信号印制电路板9之间的电气连接，同时隔热壳体7为中空结构，降低了零件的重量，同时腔体还可以容纳电源印制电路板5上的器件，充分利用产品空间。 [0043] 图5是一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的原理框图，如图4所示，WY1452DW放置在信号印制电路板9上，WY1452DW通过自身感知温度，然后对压力芯体13输出的mV级电压信号进行信号调理和温度补偿。电源印制电路板5能够进行电源转换，以对信号印制电路板9和压力芯体13提供合适电源。电源印制电路板5上通过U/I转换电路将WY1452DW输出的电压转换为所需电流值(典型为4mA～20mA)。信号印制电路板9上没有发热元器件，不会对WY1452DW的感受温度造成影响。隔热壳体7能够阻隔电源印制电路板5中三极管发出的热量，从而保证WY1452DW能够感知准确的环境温度，并作出正确的温度补偿，从而大大提高了压力测量精度。 [0044] 本发明已在多个实际工程应用中得到验证，压力测量稳定、可靠、准确，相比传统压力传感器，测量精度得到了显著提高。 [0045] 本发明提供了一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器的设计。利用隔热结构设计，同时将将传感器补偿芯片放在信号印制电路板9上，将U/I转换器件(三极管)放置电源印制电路板5上，从而阻止了产品在大电流工作状态下发热器件的热量对传感器补偿芯片采集温度的影响，从而使产品能够补偿精准，使产品测量精度大大提升。同时通过密封设计、防松设计、绝缘设计和接壳设计，提升了产品的环境适应能力和电磁防护能力。 [0046] 上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。