[发明专利]一种基于MEMS的压力传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体地，涉及一种用于监测微小超高压冷气推进系统中高压气瓶压力的基于MEMS的压力传感器。

背景技术

微小超高压冷气推进系统需要使用压力传感器来监测高压气瓶的压力，以确定气体的剩余量。目前，卫星用的压力传感器大多为硅压阻式压力传感器，测压范围一般在0～35MPa，测量精度为1％，范围较窄，精度较低，不能满足系统对压力传感器测量高压压力、小型化、高精度的需求。

为此，本领域技术人员急需解决的技术问题是提供一种高精度的压力传感器结构，以满足微小超高压冷气推进系统对压力传感器测量高压压力、小型化、高精度的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种基于MEMS的压力传感器，以便在满足高精度及超高压压力要求的同时，实现高可靠性、一体化、小型化的结构设计。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括：

一种基于MEMS的压力传感器，包括基座、下盖、支架、压力敏感芯体、绝缘垫、信号处理电路板、外壳、电连接器、以及引线板，其中，基座具有中空管路，基座的第一端的外周面上设置有外螺纹，用于与待测管路螺纹连接；压力敏感芯体通过焊接的方式套装于基座的第二端上，并且压力敏感芯体的内腔通过基座的中空管路与待测管路连通；基座的外周面还具有台阶部、第一外螺纹部、和第二外螺纹部，下盖螺纹套接在第一外螺纹部上、并且抵接台阶部，支架紧挨着下盖螺纹套接在第二外螺纹部上，并且，支架还部分地套接于压力敏感芯体的外周面上；引线板套装于压力敏感芯体的外周、并通过螺钉固定于支架的远离下盖的第一端面上；信号处理电路板通过绝缘垫支撑于引线板上；外壳为薄壁筒，其第一端为开口端，第二端的端面上具有连通至其内腔的通孔；电连接器安装于外壳第二端端面上的通孔中，电连接器的焊接端伸入外壳的内腔中，并且电连接器通过螺钉固定于外壳第二端的端面上；外壳的开口端焊接至下盖的外壁，并且支架、压力敏感芯体、引线板、绝缘垫、以及信号处理电路均容纳于外壳的内腔中；并且压力敏感芯体通过引线板与信号处理电路板电连接，信号处理电路板进一步与电连接器电连接，电连接器连接至12V的供电电源；压力敏感芯体为在压力的作用下能够产生变形的金属弹性体，其能够将自身感应到的压力信号转换为与压力值成线性关系的标准毫伏级电压信号，并将电压信号通过引线板输出给信号处理电路板；信号处理电路板对接收自压力敏感芯体的电压信号进行放大、校准和温度补偿处理之后，通过电连接器将调理后的电信号输出。

进一步地，压力敏感芯体包括基体、绝缘膜、合金膜、以及薄膜合金电阻，其中，基体为金属弹性体，其具有开口端和与开口端相对的封闭端，基体的开口端套装于基座第二端的外周面上，并且基体的开口端与基座第二端的外周面通过电子束焊接的方式进行固定；基体的内腔通过基座的中空管路与待测管路连通；绝缘膜采用离子溅射技术形成于基体的封闭端的外表面上；合金膜采用离子溅射技术形成于绝缘膜上；薄膜合金电阻形成于合金膜上，薄膜合金电阻包括四片薄膜合金电阻，即第一电阻、第二电阻、第三电阻、以及第四电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、以及第四电阻顺序连接组成惠斯通电桥。