濺射薄膜式土壤壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種濺射薄膜式土壤壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的高速發(fā)展，大量的修建地鐵、隧道、高鐵、大橋、高層建筑、水電站等設(shè)施和地質(zhì)災(zāi)害的防治，都需要預(yù)知并分析土體力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性，這就要求能夠精確測(cè)量土壤的有效應(yīng)力。
[0003]現(xiàn)有市場(chǎng)上的超薄圓扣式土壤壓力傳感器是在彈性圓膜周邊固支的圓形凹槽整體結(jié)構(gòu)的圓形凹槽內(nèi)的圓膜表面上采用粘接膠粘接應(yīng)變片制成彈性敏感元件，再采用特殊膠粘接上蓋，應(yīng)變片引線經(jīng)由圓形凹槽整體結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的引線孔引出，焊接于上蓋外凸的粘接了轉(zhuǎn)接板的小手柄上的轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，上述結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其土壤傳感器存在下述缺陷:
[0004]1、圓形凹槽整體結(jié)構(gòu)底部的內(nèi)表面做為傳感器的感應(yīng)面，機(jī)械加工難度大，加工成本高，形位公差不易控制和一致，不易于內(nèi)表面研磨處理和批量研磨；
[0005]2、采用粘貼膠粘接應(yīng)變片于彈性體感應(yīng)面上組合成彈性敏感元件，使得傳感器的最終性能受機(jī)械加工的影響較大，對(duì)周?chē)h(huán)境的影響特別敏感，受環(huán)境溫度影響大，時(shí)漂大，同時(shí)使用粘接膠粘接密封上蓋，在水中容易滲漏和脫落，工作溫度范圍窄；
[0006]3、應(yīng)變片引線轉(zhuǎn)接點(diǎn)所在的小手柄厚度是由焊點(diǎn)和防水膠厚度的疊加，其高度超過(guò)傳感器總厚度，在測(cè)試土應(yīng)力時(shí)，影響傳感器測(cè)試的真實(shí)受力，從而影響傳感器測(cè)試值的真實(shí)性。
[0007]4、需要進(jìn)行手工單只粘接制作，受人為因素影響較大，一致性較差，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，只能單只進(jìn)行生產(chǎn)，不易于批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，成品率低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種壓力應(yīng)變片與其邊緣固支結(jié)構(gòu)分離設(shè)計(jì)的濺射薄膜式土壤壓力傳感器。
[0009]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0010]一種濺射薄膜式土壤壓力傳感器，包括彈性敏感元件、圓環(huán)形薄壁筒、圓膜式應(yīng)變片、引線轉(zhuǎn)接板和密封上蓋，所述彈性敏感元件與所述圓環(huán)形薄壁筒的下端固定連接，所述圓膜式應(yīng)變片設(shè)置在所述圓環(huán)形薄壁筒內(nèi)并與所述彈性敏感元件的內(nèi)表面貼合，所述引線轉(zhuǎn)接板設(shè)置在所述圓環(huán)形薄壁筒內(nèi)并位于所述圓膜式應(yīng)變片的上方，所述圓膜式應(yīng)變片的電極點(diǎn)通過(guò)金絲引線與所述引線轉(zhuǎn)接板下表面的轉(zhuǎn)接焊接點(diǎn)連接，所述引線轉(zhuǎn)接板上表面的轉(zhuǎn)接焊接點(diǎn)通過(guò)信號(hào)引出線與普通信號(hào)引線連接，所述密封上蓋與所述圓環(huán)形薄壁筒的上端固定連接。
[0011]具體地，所述彈性敏感元件為超薄金屬圓片，所述圓膜式應(yīng)變片為真空濺射金屬合金薄膜。
[0012]圓形金屬圓片經(jīng)過(guò)批量加工、批量表面研磨處理批量制備成超薄金屬圓片，同時(shí)機(jī)械化批量生產(chǎn)也便于控制表面行位公差，提高生產(chǎn)效率；圓膜式應(yīng)變片是采用真空濺射薄膜的方法直接濺射至超薄金屬圓片表面，用MEMS微機(jī)械光刻加工工藝制作成圓膜式應(yīng)變片，不使用粘接膠，避免了圓膜式應(yīng)變片受環(huán)境因素影響引起的傳感器時(shí)漂和溫漂。
[0013]進(jìn)一步，所述圓環(huán)形薄壁筒內(nèi)壁設(shè)置有用于固定所述引線轉(zhuǎn)接板的固定支撐架，所述圓環(huán)形薄壁筒的側(cè)壁設(shè)置有引線孔，所述引線孔位于所述引線轉(zhuǎn)接板的上方，所述引線孔內(nèi)設(shè)置有壓線筒，所述普通信號(hào)引線穿過(guò)所述壓線筒與所述引線轉(zhuǎn)接板連接。
[0014]具體地，所述壓線筒的內(nèi)徑與所述普通信號(hào)引線采用過(guò)盈配合，所述彈性敏感元件與所述圓環(huán)形薄壁筒、所述圓環(huán)形薄壁筒與所述上蓋、所述圓環(huán)形薄壁筒與所述壓線筒、所述固定支撐架與所述圓環(huán)形薄壁筒均采用激光焊接。
[0015]壓線筒的內(nèi)孔與普通信號(hào)導(dǎo)線外徑匹配，是用于在傳感器腔體內(nèi)固定并壓緊普通信號(hào)導(dǎo)線的，增加信號(hào)引出線的焊接牢固度，使得傳感器在使用過(guò)程中，信號(hào)引出線不會(huì)被輕易拽斷；同時(shí)各個(gè)元件之間采用激光焊接工藝可以保證其焊接牢固度，避免其在使用過(guò)程中出現(xiàn)滲漏或者脫落的情況。
[0016]具體地，所述轉(zhuǎn)接板為設(shè)置有U型去除槽的圓板，所述U型去除槽的頂端與所述轉(zhuǎn)接板的中心重合，所述U型去除槽的寬度大于所述壓線筒的外徑，所述壓線筒的內(nèi)端位于所述U型去除槽內(nèi)。
[0017]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)接板的外沿上還設(shè)置有沿所述U型去除槽對(duì)稱(chēng)并與其平行的條形去除槽。
[0018]引線轉(zhuǎn)接板是固定于圓環(huán)形薄壁筒內(nèi)壁轉(zhuǎn)接板固定支撐架上，解決了圓膜式應(yīng)變片的電極金絲引線與普通信號(hào)引線的轉(zhuǎn)接問(wèn)題，增加了金絲引線的壽命，讓圓膜式應(yīng)變片的金絲引線通過(guò)引線轉(zhuǎn)接板上的焊接點(diǎn)連接普通引線導(dǎo)向，同時(shí)去除槽可以在不影響其使用性能的情況減少轉(zhuǎn)接板的材料用量，節(jié)約成本。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0020]本實(shí)用新型濺射薄膜式土壤壓力傳感器采用圓膜式應(yīng)變片與圓環(huán)形薄壁筒分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免在生產(chǎn)中使用粘接膠，消除了粘接膠受環(huán)境溫度的影響而引起傳感器性能的不穩(wěn)定，提高傳感器的可靠性；同時(shí)各元件均易于批量加工，縮短生產(chǎn)周期，降低加工成本，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型所述濺射薄膜式土壤壓力傳感器的主視圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型所述濺射薄膜式土壤壓力傳感器的俯視圖，圖中省去了密封上蓋;
[0023]圖3是本實(shí)用新型所述彈性敏感元件和所述圓膜式應(yīng)變片的剖視圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型所述壓線管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型所述引線轉(zhuǎn)接板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型濺射薄膜式土壤壓力傳感器，包括彈性