专利名称：一种压力传感器的进气结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种压力传感器的进气结构。
背景技术：
传感器是一种检测装置，它能检测到被测量的信息，并将检测到的被测量信息按 照一定的规律变换为电信号或其他形式的信号输出，从而满足对被测量信息的传输、处理、 存储、显示、记录和控制。因此，传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，它能感受压力并将压力转换成 电信号，从而实现工业上对压力的检测和处理。图1为压力传感器的结构图。如图1所示， 压力传感器主要包括膜片1、芯体2和导线3三部分，其工作原理为膜片1感受自身表面的 压力发生的变化，当膜片1表面的压力发生变化时，芯体2的电学特性也会随之发生改变， 从而引起输出电信号的变化，导线3将变化后的电信号发送出去。膜片1的表面积越大，则 压力传感器对压力的检测灵敏度也就越高。压力传感器的膜片1为一平面，垂直于该平面 的方向为膜片1的轴向4，而垂直于轴向4的方向为膜片1的径向5，在压力传感器膜片1 的轴向4方向上，膜片1的上表面与芯体2的下表面之间的长度18约为10毫米。压力传 感器主要包括压阻式压力传感器和应变式压力传感器，相对于应变式压力传感器，压阻式 压力传感器的灵敏度更高，因而广泛应用于工业检测中。压阻式压力传感器通常为圆柱形， 直径在30毫米左右。压力传感器一般不能单独使用，需要具备一定的配套结构才能应用于工业检测 中。例如，在人造板加工领域，需要检测生产过程中的气压变化情况，从而及时调节各种工 艺参数，合理地安排生产进度，这就需要使用与进气结构相配套的压力传感器来检测气压 的变化。图2为现有技术中压力传感器的进气结构剖面图。如图2所示，压力传感器被包 裹在外壳15内部，仅通过导线3与外部电路相连，外壳15内部具有一进气管道17，该进气 管道17具有与外界连通的进气口 16，同时也与压力传感器的膜片1的表面相通，这样，外界 的气体就可以通过进气口 16进入进气管道17，并沿进气管道17到达压力传感器的膜片1 的表面，从而对膜片1施加一定的压力，当该压力发生变化时，膜片1感受到该压力的变化， 并引起芯体2的电学特性发生改变，进而引起电信号的变化，导线3将变化后的电信号传输 出去。在图2所示的压力传感器的进气结构中，进气管道17是沿压力传感器的膜片1的轴 向4设置的，因此，在压力传感器的膜片1的轴向4的方向上，该结构的长度比较大，如图2 所示，从进气口 16到外壳15下表面之间的距离19大于100毫米。另外，由于压力传感器 的直径约为30毫米，其外部在设置了外壳15之后，在膜片1径向的长度约为50毫米。在人造板加工领域，随着技术的发展，人造板连续压机生产线逐渐普及开来，这种 连续压机生产线能自动快速完成人造板的施胶、热压以及传送等工作，人只需要在生产线 控制器上输入相应的工作参数，并在加料斗中加入足够量的板坯和胶粘剂，即可由生产线 自动完成人造板的热压工作。由此可见，工作参数的设置对于生产线的工作就具有非常重 要的意义，工作参数设置得不合理，则生产出的人造板产品也就不合格，企业就会蒙受巨大的损失。在利用人造板连续压机生产线生产人造板时，可以对板坯内部的气压进行在线监 测，从而获得生产过程中板坯内部的实时气压变化情况，通过板坯内部的气压变化情况，可 以分析得到有关人造板质量和生产线工作参数的绝大多数信息，因而在生产过程中，可以 通过板坯内部的气压变化情况来不断地修正生产线的工作参数，进而提高产品质量。图3为人造板连续压机生产线的结构剖面图。如图3所示，人造板连续压机生产 线具有上压板6和下压板7，在生产线开始工作之前，将掺有一定量胶粘剂的板坯8均勻放 置于下压板7的表面，生产线开始工作时，表面温度很高的上压板6和下压板7合拢一段时 间，胶粘剂在高温作用下将板坯8粘结为一个整体，即形成一张人造板产品。这种通过高温 加热使胶粘剂作用于板坯8、从而将板坯8粘结为一个整体的过程称为热压过程。在热压过 程之后，下压板7上的自动传动装置将生产出的人造板送出生产线，并进入下一块板坯的 热压程序。在热压过程中，板坯8内部的气压随时间的变化情况与生产的人造板质量密切相 关，如果上压板6和下压板7的温度过高，将会引起板坯8内部的气压变化过于剧烈，则人 造板内部容易鼓泡，从而产生质量缺陷；如果上压板6和下压板7的温度过低，则胶粘剂 的粘结作用比较弱，热压过程持续的时间很长，而且生产的人造板也很松散，质量也会不合 格，在该过程中，板坯8内部的气压变化很缓慢。由此可见，为了在生产出合格人造板产品 的前提下，尽量缩短热压时间，以节约能源和提高生产效率，需要在热压的同时实时检测人 造板板坯8内部的气压变化情况，从而合理地安排生产工序，设置合适的工作参数。如图3所示，标号13表示压力传感器，该压力传感器13连接有探针14，探针14内 部中空，将探针14插入板坯8中，可将板坯内部的气体引入压力传感器13的表面，从而使 压力传感器13对板坯内部的气压进行检测，另外，探针14插入板坯8的内部，还可以使压 力传感器13在热压过程中与板坯8的位置保持固定，这样，压力传感器13就可以持续地检 测板坯8内部同一个位置处的气压。由于连续压机生产线通常生产的是薄型人造板，当上压板6和下压板7合拢进行 热压时，上下压板之间的最小距离为25-40毫米，因此，图2所示的径向长度为50毫米左右 的配置了外壳15的压力传感器是不能置于压机左边缘9和右边缘11之间的。另外，在压 力传感器13采用图2所示的进气结构的情况下，将进气管道17外的外壳15的一部分作为 图3中的探针14插入板坯8中，为防止外壳15因为插入板坯8的长度过大导致人造板热压 完成之后外壳15无法拔出，外壳15插入人造板的长度不能超过20毫米，但是，人造板连续 压机生产线具有框架结构，如图3所示，位于生产线左侧的框架10与压机左边缘9之间的 距离25，以及生产线右侧的框架12与压机右边缘11之间的距离沈，均小于80毫米，这样， 在轴向的距离19大于100毫米的情况下，外壳15插入板坯8之后，压力传感器13位于压 机左边缘9左侧或右边缘11右侧部分的长度就会超出距离25或沈的限制，导致压力传感 器13在随成形的人造板沿垂直于纸面的方向移动时因为与框架10或12相撞而损坏。因 此，与现有技术提供的进气结构所配套的压力传感器是无法对人造板连续压机生产线热压 过程中的板坯内部的压力进行实时监测的。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种压力传感器的进气结构，能使压力传感器对人造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力进行实时监测。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种压力传感器的进气结构，该 结构包括外壳和压力传感器，其中所述压力传感器固定于所述外壳内部；所述外壳包括沿所述压力传感器的膜片径向的中空的进气管道；所述进气管道的进气口与外部相通；所述进气管道与所述压力传感器的膜片表面相通；所述外壳在所述压力传感器的膜片轴向的长度不超过25毫米。本实用新型的有益效果是本实用新型中，由于压力传感器固定于外壳内部，中空 的进气管道的进气口与外部相通，并且进气管道与压力传感器的膜片表面相通，因此，外界 气体可以从进气管道的进气口进入进气管道，在穿过进气管道之后到达压力传感器的膜片 表面，从而使压力传感器能够实时检测到外部的气压及其变化情况；由于本实用新型中的 进气管道是沿压力传感器的膜片径向设置的，可以实现压力传感器膜片轴向的外壳长度不 超过25毫米，这样，将进气管道外的外壳部分插入板坯，并使压力传感器膜片的轴向垂直 于地面，既能够保证压机上下压板合拢之后不会压坏压力传感器，也能够保证压力传感器 随成形的人造板移动时不与生产线的左右框架相撞；因此，本实用新型提出的压力传感器 的进气结构，能使压力传感器对人造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力进行 实时监测。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进进一步，所述进气管道与所述压力传感器的膜片表面之间，进一步包括缓冲空间， 所述缓冲空间用于使气体与所述压力传感器的膜片表面充分接触。进一步，所述压力传感器为耐高温绝缘硅晶体压阻式压力传感器。进一步，所述压力传感器与压力测量电路相连；所述压力测量电路位于所述外壳 的外部，且所述压力传感器与所述压力测量电路之间用耐高温材料密封。进一步，所述压力测量电路包括加固装置，所述加固装置用于加固所述压力传感 器和压力测量电路与板坯的连接。进一步，所述耐高温材料为耐高温压板；和/或，所述耐高温材料为耐高温胶。进一步，所述外壳与所述压力测量电路固定在一起。

图1为压力传感器的结构图；图2为现有技术中压力传感器的进气结构剖面图；图3为人造板连续压机生产线的结构剖面图；图4为本实用新型提出的压力传感器的进气结构剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。图4为本实用新型提出的压力传感器的进气结构剖面图。如图4所示，该结构包括外壳20和压力传感器，压力传感器包括膜片1、芯体2和导线3，其中压力传感器固定于外壳20内部；外壳20包括沿压力传感器的膜片1径向的中空的进气管道22 ；进气管道22的进气口 21与外部相通；进气管道22与压力传感器的膜片1表面相通；外壳20在压力传感器的膜片1轴向5的长度27不超过25毫米。这样，配置了图4所示的进气结构的压力传感器可以通过以下方法来实时监测人 造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力，即将进气管道22外的外壳20的一部 分沿平行于地面的方向插入板坯中，并使压力传感器的轴向垂直于地面，这样，由于图3所 示的连续压机生产线上压板6和下压板7在合拢热压时的最小距离为25毫米，而外壳20 在压力传感器的膜片1轴向5的长度27不超过25毫米，因此，可将该压力传感器置于连续 压机生产线的左边缘9和右边缘11之间，上压板6和下压板7合拢时不会将其压坏，同时， 由于压力传感器在膜片1径向的长度约为50毫米，而不会超出距离25或沈的限制，因此， 压力传感器在随成形的人造板移动时不会与框架10或12相撞。由此可见，由于压力传感器固定于外壳内部，中空的进气管道的进气口与外部相 通，并且进气管道与压力传感器的膜片表面相通，因此，外界气体可以从进气管道的进气口 进入进气管道，在穿过进气管道之后到达压力传感器的膜片表面，从而使压力传感器能够 实时检测到外部的气压及其变化情况；由于本实用新型中的进气管道是沿压力传感器的膜 片径向设置的，可以实现压力传感器膜片轴向的外壳长度不超过25毫米，这样，将进气管 道外的外壳部分插入板坯，并使压力传感器膜片的轴向垂直于地面，既能够保证压机上下 压板合拢之后不会压坏压力传感器，也能够保证压力传感器随成形的人造板移动时不与生 产线的左右框架相撞；因此，本实用新型提出的压力传感器的进气结构，能使压力传感器对 人造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力进行实时监测。本实用新型中，进气管道22与压力传感器的膜片1表面之间，进一步包括缓冲空 间，该缓冲空间用于使气体与压力传感器的膜片1表面充分接触。这里，如图4所示，在外壳20内部、压力传感器的膜片1表面与外壳20的内壁之 间具有一定的缓冲空间，该缓冲空间为中空的，其形状为任意的，以可以容纳一定量的气体 并使压力传感器的膜片1与气体的接触面积满足检测灵敏度要求为标准，例如，图4中利用 加工外壳20时所留下的圆锥形加工孔作为缓冲空间，这样，从外部沿进气管道22进入外壳 20内的气体，就可以在该缓冲空间处与压力传感器的膜片1表面充分接触，从而提高压力 传感器的检测精度。本实用新型中，压力传感器可以采用压阻式压力传感器，例如，采用耐高温绝缘硅 (SOI, Silicon-On-Insulator)晶体压阻式压力传感器，或采用其他压阻式压力传感器。压力传感器包括压阻式压力传感器和应变式压力传感器，相对于应变式压力传感 器，本实用新型采用压阻式压力传感器，具有如下优点(1)灵敏度高，压阻式压力传感器的灵敏系数比应变式压力传感器的灵敏度系数 要大50-100倍；(2)采用集成电路工艺加工，因而结构尺寸小，重量轻；(3)压力分辨率高；[0045](4)频率响应好；(5)工作可靠，综合精度高，且使用寿命长。本实用新型采用耐高温SOI晶体压阻式压力传感器，还可以耐受热压过程中板坯 内部的高温气体的冲击，防止压力传感器膜片被高温气体所损坏而导致检测无法完成。本实用新型中，外壳20由可耐受高温的材料制成。这里，由于人造板连续压机生产线是利用上下压板的高温使胶粘剂对板坯产生粘 结作用的，因此，工作中的生产线内部的温度很高，如果外壳20的制作材料不能耐受高温， 则在工作过程中会发生损坏而造成检测错误。本实用新型中的外壳20由可耐受高温的材 料制成，有效防止了因为外壳20在检测过程中发生高温损坏而造成检测错误的情况出现。本实用新型中，压力传感器与压力测量电路相连；压力测量电路位于外壳20的外 部，且压力传感器与压力测量电路之间用耐高温材料密封。这里，压力传感器是通过导线3与压力测量电路相连的，该压力测量电路用于对 导线3传输来的电信号进行处理，从而得到板坯内部的实时气压。同时，由于压力测量电路 位于外壳20的外部，因此，需要利用耐高温材料将压力传感器与压力测量电路之间的连接 部分密封，防止漏气，也防止高温损坏压力传感器。本实用新型中，压力传感器与压力测量电路之间的耐高温材料可以有很多种，例 如，可以为耐高温压板，也可以为耐高温胶，当然，还可以为其他耐高温的材料。压力测量电路还可以包括加固装置，该加固装置用于加固压力传感器和压力测量 电路与板坯的连接。例如，加固装置可以采用针形钢管，这样，由于压力传感器与压力测量 电路相连，压力传感器可以通过将进气管道外的外壳的一部分沿平行于地面的方向插入板 坯的方式与板坯相连接，而压力测量电路也可以通过将加固装置、即针形钢管沿平行于地 面的方向插入板坯的方式与板坯相连接，这样，就使得压力传感器和压力测量电路与板坯 的连接关系更加牢固，即使板坯带动压力传感器和压力测量电路一同移动，压力传感器插 入板坯内的部分也不会发生晃动，这进一步保证了压力传感器所检测的气体压力来源于板 坯内同一个位置处，从而保证了检测的准确性。当然，加固装置也可以采用其他形式，只要能加固压力传感器和压力测量电路与 板坯的连接关系，都在本实用新型的保护范围之内。如图4所示，在芯体2与外壳20外部的压力测量电路之间的位置可以用耐高温压 板23密封，在导线3与外壳20外部的压力测量电路之间的位置可以用耐高温胶M密封。这里，由于人造板连续压机生产线工作时，内部的温度很高，因此，压力传感器与 压力测量电路之间必须用耐高温材料来密封。另外，外壳20可以与压力测量电路固定在一起，这样，压力测量电路就可以在检 测过程中与外壳20做同步的运动。外壳20与压力测量电路的连接方式可以为用紧固件连 接，也可以为焊接，还可以为粘接，当然，也可以为其他连接方式。由此可见，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型中，由于压力传感器固定于外壳内部，中空的进气管道的进气口与 外部相通，并且进气管道与压力传感器的膜片表面相通，因此，外界气体可以从进气管道的 进气口进入进气管道，在穿过进气管道之后到达压力传感器的膜片表面，从而使压力传感 器能够实时检测到外部的气压及其变化情况；由于本实用新型中的进气管道是沿压力传感器的膜片径向设置的，可以实现压力传感器膜片轴向的外壳长度不超过25毫米，这样，将 进气管道外的外壳部分插入板坯，并使压力传感器膜片的轴向垂直于地面，既能够保证压 机上下压板合拢之后不会压坏压力传感器，也能够保证压力传感器随成形的人造板移动时 不与生产线的左右框架相撞；因此，本实用新型提出的压力传感器的进气结构，能使压力传 感器对人造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力进行实时监测。(2)本实用新型中，由于在外壳内部、压力传感器的膜片表面与外壳的内壁之间具 有一定的缓冲空间，该缓冲空间为中空的，可以容纳一定量的气体，这样，从外部沿进气管 道进入外壳内的气体，就可以在该缓冲空间处与压力传感器的膜片表面充分接触，从而提 高压力传感器的检测精度。(3)本实用新型中，由于压力传感器采用压阻式压力传感器，因而对压力的检测灵 敏度高、尺寸小、重量轻、压力分辨率高、频率响应好、工作可靠、综合精度高且使用寿命长。(4)本实用新型中，由于外壳由可耐受高温的材料制成，因此，本实用新型有效防 止了因为外壳在检测过程中发生高温损坏而造成检测错误的情况出现。(5)本实用新型采用耐高温SOI晶体压阻式压力传感器，还可以耐受热压过程中 板坯内部的高温气体的冲击，防止压力传感器膜片被高温气体所损坏而导致检测无法完 成。(6)本实用新型中，由于压力测量电路进一步包括加固装置，这样，压力传感器与 压力测量电路相连，而压力传感器可以通过将进气管道外的外壳的一部分沿平行于地面的 方向插入板坯的方式与板坯相连接，而压力测量电路也可以通过将加固装置沿平行于地面 的方向插入板坯的方式与板坯相连接，这样，就使得压力传感器和压力测量电路与板坯的 连接关系更加牢固，即使板坯带动压力传感器和压力测量电路一同移动，压力传感器插入 板坯内的部分也不会发生晃动，这进一步保证了压力传感器所检测的气体压力来源于板坯 内同一个位置处，从而保证了检测的准确性。(7)本实用新型中，利用耐高温材料将压力传感器与压力测量电路之间的连接部 分密封，有效防止了进气机构漏气情况的出现，也防止了高温损坏压力传感器。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求1.一种压力传感器的进气结构，其特征在于，该结构包括外壳和压力传感器，其中 所述压力传感器固定于所述外壳内部；所述外壳包括沿所述压力传感器的膜片径向的中空的进气管道； 所述进气管道的进气口与外部相通； 所述进气管道与所述压力传感器的膜片表面相通； 所述外壳在所述压力传感器的膜片轴向的长度不超过25毫米。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述进气管道与所述压力传感器的膜片 表面之间，进一步包括缓冲空间，所述缓冲空间用于使气体与所述压力传感器的膜片表面 充分接触。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述压力传感器为耐高温绝缘硅晶体压 阻式压力传感器。
4.根据权利要求1、2或3所述的结构，其特征在于，所述压力传感器与压力测量电路相 连；所述压力测量电路位于所述外壳的外部，且所述压力传感器与所述压力测量电路之间 用耐高温材料密封。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述压力测量电路包括加固装置，所述加 固装置用于加固所述压力传感器和压力测量电路与板坯的连接。
6.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述耐高温材料为耐高温压板；和/或， 所述耐高温材料为耐高温胶。
7.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述外壳与所述压力测量电路固定在一起。
专利摘要本实用新型涉及一种压力传感器的进气结构。该结构包括外壳和压力传感器，其中所述压力传感器固定于所述外壳内部；所述外壳包括沿所述压力传感器的膜片径向的中空的进气管道；所述进气管道的进气口与外部相通；所述进气管道与所述压力传感器的膜片表面相通；所述外壳在所述压力传感器的膜片轴向的长度不超过25毫米。利用本实用新型的技术方案，能使压力传感器对人造板连续压机生产线热压过程中的板坯内部的压力进行实时监测。
文档编号G01L9/06GK201897518SQ20102057215
公开日2011年7月13日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者李小群, 潘斌, 石芷萍, 程放 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所