CN114427886A - 一种快速感温方形电容式温度压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速感温方形电容式温度压力传感器，包括壳体、保护罩、温度感应元件、支撑件、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件，所述电气接插件与所述壳体围合成一收容腔体，所述支撑件位于所述收容腔体内，所述支撑件靠近所述电气接插件的一端设有放置所述压力感应元件的第一凹槽，所述柔性电路板位于所述压力感应元件与所述电气接插件之间，所述支撑件背离所述电气接插件的一端与所述保护罩相连，所述保护罩伸出所述壳体，所述温度感应元件位于所述保护罩内，所述保护罩伸出所述壳体的一端设有供外界介质流入以接触温度感应元件的开口。

Description

一种快速感温方形电容式温度压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种快速感温方形电容式温度压力传感器。

背景技术

传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从生产的过程控制到现代科技化的生活，几乎每一项技术都离不开传感器。温度和压力传感器可以说是传感器行业中使用最为广泛的两种传感器，常常需要一起配合使用，尤其是有些地方需要多处测量温度和压力，单独使用温度和压力传感器就会使系统更为复杂，成本也较高。而温度压力传感器就很好的解决了这个问题，尤其是在空间有限的地方，温度压力传感器就更加显出其独有的魅力。温度压力传感器作为一种新型的传感器，顺应了发展的需求，不仅可以更好的满足客户的需求，也是传感器行业的一个突破，一个新的研究热点。

现有的温度压力传感器，温度传感器元件驻留在管状元件中，管状元件为中空的金属探针，导热材料填充中空的金属探针。这种管状元件结构使温度传感器元件不能直接感应到介质温度，需介质温度先传导到金属探针，再传导到导热材料，最后温度传感器元件感应到导热材料的温度，来传递温度信号，效率较低，响应不够迅速、及时。且该管状元件成型后，长度不能随意改变，难以灵活的适用于各种环境，若要调整温度感应元件的长度，则需重新开模制作新规格的管状元件，增加了成本。而且，现有的温度压力传感器，组装工艺都较为复杂。

因此有必要设计一种新的温度压力传感器，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种温度信号响应快速，能适用于各种环境，且部件尺寸小，结构紧凑，组装方便的温度压力传感器，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种快速感温方形电容式温度压力传感器，包括壳体、保护罩、温度感应元件、支撑件、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件，所述电气接插件与所述壳体围合成一收容腔体，所述支撑件位于所述收容腔体内，所述支撑件靠近所述电气接插件的一端设有放置所述压力感应元件的第一凹槽，所述柔性电路板位于所述压力感应元件与所述电气接插件之间，所述支撑件背离所述电气接插件的一端与所述保护罩相连，所述保护罩伸出所述壳体，所述温度感应元件位于所述保护罩内，所述保护罩伸出所述壳体的一端设有供外界介质流入以接触温度感应元件的开口。

进一步地，所述温度感应元件包括感温芯片和引线，所述支撑件内设有插针，所述引线的一端与所述感温芯片电连接，所述引线的另一端通过插针与所述柔性电路板耦合，所述电气接插件与所述柔性电路板耦合，所述压力感应元件与所述柔性电路板通过夹扣耦合。

进一步地，所述支撑件朝向所述电气接插件的端面上开设有灌胶孔，所述插针与所述柔性电路板耦合的一端伸出所述灌胶孔。

进一步地，所述支撑件背离所述电气接插件的一端设有一凸块，所述插针伸出所述凸块与所述引线相连，所述凸块上开设有相对设置的两个半圆凹槽，所述保护罩与所述凸块相连一端的内侧壁上设有两个半圆凸起，所述半圆凸起与所述半圆凹槽一一对应卡合。

进一步地，所述保护罩与所述凸块相连的一端设有V形缺口。

进一步地，所述保护罩伸出所述所述壳体的一端沿周向设有若干方形缺口，所述感温芯片靠近所述方形缺口设置。

进一步地，所述电气接插件上设有用于限位固定所述支撑件的限位结构，所述支撑件上设有供所述限位结构伸入卡合的卡扣导向方槽。

进一步地，所述电气接插件朝向所述支撑件一端的侧壁上开设有定位开口，柔性电路板延伸部分伸入所述定位开口内，所述支撑件上设有与所述定位开口配合用以限制定位所述柔性电路板延伸部分的限位凸起。

进一步地，所述壳体一端设有与外部连接的壳体螺纹连接端，所述壳体螺纹连接端设有供保护罩伸出的壳体贯穿孔，所述壳体的另一端设有壳体开口腔，所述支撑件、压力感应元件、柔性电路板位于所述壳体开口腔内，所述电气接插件封堵所述壳体开口腔，所述壳体开口腔朝向所述支撑件的端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内置第一密封件。

进一步地，所述保护罩与所述壳体贯穿孔间具有供外界介质流入的间隙，所述第一凹槽靠近所述保护罩的端面上开设有第三凹槽，所述第三凹槽内开设有供外界介质流入以接触所述压力感应元件的介质孔，所述第三凹槽内置第二密封件，所述第二密封件环绕介质孔设置。

本发明具有以下有益效果：

温度感应元件在保护罩的保护下，直接与外界介质接触，温度信号响应速度快，解决了传统传感器结构中温度感应元件被包裹在塑料或金属材料内部，间接感应温度信号，温度信号响应慢的问题；温度感应元件的引线长度方便调节，只需更换保护罩的长度，即可迅速改变温度感应元件的感温范围，适用范围广；压力感应元件为方形电容，体积相对圆形电容更小，整体结构紧凑，节省材料，节约成本；柔性电路板结构简单，不同于传统传感器将柔性电路板改为复杂的结构形式才可同时与压力感应元件、温度感应元件耦合，处理压力、温度信号；电气接插件、支撑件有限位固定的结构设计，组装时，保护罩、温度感应元件、支撑件、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件可先组装为一体，直接安装于壳体开口腔内，装配简单，便于批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的快速感温方形电容式温度压力传感器的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的快速感温方形电容式温度压力传感器的剖视图；

图3为本发明实施例提供的支撑件的示意图一；

图4为本发明实施例提供的支撑件的示意图二；

图5为本发明实施例提供的保护罩的示意图；

图6为本发明实施例提供的电气接插件的示意图；

图7所示是本发明支撑件、压力感应元件和保护罩的组合三维示意图；

图8所示是本发明电气接插件、柔性电路板、压力感应元件、支撑件、温度感应元件、保护罩的组合示意图。

附图标记表示为：1-壳体；101-壳体螺纹连接端；102-壳体开口腔；103-壳体贯穿孔；2-保护罩；201-半圆凸起；202-V形缺口；203-方形缺口；3-温度感应元件；301-感温芯片；302-引线；4-第一密封件；5-支撑件；501-插针；502-支撑基座；503-半圆凹槽；504-卡扣导向方槽；505-介质孔；506-密封圈槽；507-灌胶孔；508-方槽；509-限位凸起；6-夹扣；7-第二密封件；8-压力感应元件；9-柔性电路板；10-电气接插件；1001-限位结构；1002-定位开口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中涉及方向性指示(如上、下、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如图所示)下各部件之间的相对关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1-图8，本发明实施例提供一种快速感温方形电容式温度压力传感器，包括壳体1、保护罩2、温度感应元件3、支撑件5、压力感应元件8、柔性电路板9、电气接插件10，所述电气接插件10与所述壳体1围合成一收容腔体，所述支撑件5位于所述收容腔体内，所述支撑件5靠近所述电气接插件10的一端设有放置所述压力感应元件8的第一凹槽(方槽508)，所述柔性电路板9位于所述压力感应元件8与所述电气接插件10之间，所述支撑件5背离所述电气接插件10的一端与所述保护罩2相连，所述保护罩2伸出所述壳体1，所述温度感应元件3位于所述保护罩2内，所述保护罩2伸出所述壳体1的一端设有供外界介质流入以接触温度感应元件3的开口。

所述温度感应元件3包括感温芯片301和引线302，所述支撑件5内设有插针501，所述引线302的一端与所述感温芯片301电连接，所述引线302的另一端通过插针501与所述柔性电路板9耦合(电连接)，所述电气接插件10与所述柔性电路板9耦合(电连接)，所述压力感应元件8与所述柔性电路板9通过夹扣6耦合(电连接)，夹扣6即呈现为夹扣状的导电元件。感温芯片301外层包裹有环氧树脂，可暴露于外界介质中，引线和插针也均包裹上耐介质材料。

所述支撑件5朝向所述电气接插件10的端面上开设有灌胶孔507，灌胶孔507内填充密封胶，增强密封性，所述插针501与所述柔性电路板9耦合的一端伸出所述灌胶孔507。所述支撑件5背离所述电气接插件10的一端设有一凸块，所述插针501伸出所述凸块与所述引线302相连，所述凸块上开设有相对设置的两个半圆凹槽503，所述保护罩2与所述凸块相连一端的内侧壁上设有两个半圆凸起201，所述半圆凸起201与所述半圆凹槽503一一对应卡合。所述保护罩2与所述凸块相连的一端设有V形缺口202，便于所述保护罩2和所述支撑件5的组装配合。所述保护罩2伸出所述所述壳体1的一端沿周向设有若干方形缺口203，所述感温芯片301靠近所述方形缺口203设置。

所述电气接插件10上设有用于限位固定所述支撑件5的限位结构1001，所述支撑件5上设有供所述限位结构1001伸入卡合的卡扣导向方槽504。所述电气接插件10朝向所述支撑件5一端的侧壁上开设有定位开口1002，柔性电路板延伸部分伸入所述定位开口1002内，所述支撑件5上设有与所述定位开口1002配合用以限制定位所述柔性电路板延伸部分的限位凸起509，所述限位凸起509伸入所述定位开口1002内顶紧柔性电路板延伸部分。

所述壳体1一端设有与外部连接的壳体螺纹连接端101，所述壳体螺纹连接端设有供保护罩2伸出的壳体贯穿孔103，所述壳体1的另一端设有壳体开口腔102，所述支撑件5、压力感应元件8、柔性电路板9位于所述壳体开口腔102内，所述电气接插件10封堵所述壳体开口腔102，所述壳体开口腔102朝向所述支撑件5的端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内置第一密封件4，使壳体和支撑件之间形成隔离介质通道。所述保护罩2与所述壳体贯穿孔103间具有供外界介质流入的间隙，所述第一凹槽靠近所述保护罩2的端面上开设有第三凹槽(密封圈槽506)，所述第三凹槽内开设有供外界介质流入以接触所述压力感应元件8的介质孔505，所述第三凹槽内置第二密封件7，使外界介质压力可以通过介质孔传递到压力感应元件的感压区，并被限制在其中，不能流动到其他区域，影响产品性能，所述第二密封件7环绕介质孔505设置。

在装配时，先将所述保护罩2、温度感应元件3、支撑件5、夹扣6、第二密封件7、压力感应元件8、柔性电路板9和电气接插件10组装在一起，再直接装入带第一密封件4的壳体1中，装配方便、高效。

一种快速感温方形电容式温度压力传感器，包括壳体、保护罩、温度感应元件、支撑件、夹扣、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件等部件。所述壳体一端为螺纹形式，与外部连接，另一端为开口的腔体；所述保护罩一端与支撑件配合，套在所述温度感应元件外部，起到保护温度感应元件的作用，另一端穿过所述开口腔体；所述温度感应元件与所述支撑件下端插针焊接到一起，延伸到所述壳体螺纹连接端的开口外；所述支撑件开有介质通道，使外界介质压力可以传递到所述压力感应元件的感压区；所述支撑件开有方形槽，放置所述压力感应元件，所述压力感应元件和所述支撑件之间安装有密封件，所述支撑件下端和所述壳体之间装有密封件，限制外界介质在所述壳体内部的流动区域；所述支撑件的上端伸出有两个插针，和柔性电路板耦合，传递温度信号；所述压力感应元件置于所述支撑件内，与柔性电路板耦合，传递压力信号；所述柔性电路板一端和温度感应元件、压力感应元件耦合，对温度信号和压力信号进行处理和转换，另一端与电气接插件耦合；所述电气接插件设计有限位结构，可以限位固定支撑件。

作为优选，所述壳体一般为金属壳体，一端为螺纹形式，与外部连接，另一端为开口的腔体，所述腔体用于容纳支撑件、压力感应元件、柔性电路板和一部分电气接插件。

作为优选，所述保护罩为管状结构，一端内壁有半圆形凸起结构，两侧开有深V型缺口，方便与所述支撑件下部半圆形凹槽配合连接，另一端侧壁开有方形缺口，便于外界介质与感温元件的接触，提高温度信号的响应速度。

作为优选，所述温度感应元件包括感温芯片和引线，所述感温芯片可以是热敏电阻等其他敏感部件，伸出所述壳体螺纹开口端，感应温度信号；所述引线从感温芯片上延伸出来，与所述支撑件下端插针焊接到一起。

作为优选，所述壳体开口腔内部端面有一凹槽，内置第一密封件，使壳体和支撑件之间形成隔离介质通道。

作为优选，所述支撑件包括支撑基座和插针，支撑基座和插针一体成型。

作为优选，所述支撑基座上端面开有方形槽，容纳所述压力感应元件。

作为优选，所述支撑基座方形槽下开有圆形凹槽，圆形凹槽内设有介质孔，所述第二密封件置于圆形凹槽内，使外界介质压力可以通过介质孔传递到压力感应元件的感压区，并被限制在其中，不能流动到其他区域，影响产品性能。

作为优选，所述支撑基座下部设有半圆形凹槽结构，与所述保护罩连接。

作为优选，所述支撑基座上端面有一限位凸起结构，与所述电气接插件侧面定位开口结构配合，用以限制定位所述柔性电路板延伸部分。

作为优选，所述支撑基座两侧开有导向卡扣方槽，与所述电气接插件限位结构配合，起到限位、固定的作用。

作为优选，所述插针固定于所述支撑基座，插针下端与所述温度感应元件焊接，连通温度感应元件，插针上端与所述柔性电路板耦合，传递温度信号。

作为优选，所述压力感应元件为方形结构，尺寸较小，置于所述支撑件内。所述压力感应元件下端为压力感应区，可以感应压力信号。

作为优选，所述压力感应元件和所述柔性电路板通过所述夹扣进行耦合，传递压力信号。

作为优选，所述柔性电路板一端置于所述压力感应元件之上，与温度感应元件、压力感应元件耦合，同时处理温度信号和压力信号，将温度信号和压力信号进行处理和转换，另一端与电气接插件耦合，输出温度、压力信号。

作为优选，组装时，所述保护罩、温度感应元件、支撑件、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件等可先组装为一体，再安装到所述壳体开口腔内，装配简单。

如图1-图4所示，本实施例提供一种快速感温方形电容式温度压力传感器，主要包括壳体1、保护罩2、温度感应元件3、支撑件5、夹扣6、压力感应元件8、柔性电路板9、电气接插件10等部件。所述壳体1一端为壳体螺纹连接端101，与外部连接，所述壳体1的螺纹连接端101内部为壳体贯穿孔103，介质可以通过所述螺纹连接端101内部的贯穿孔103进入所述壳体1内部，另一端为开口的腔体(壳体开口腔102)；所述保护罩2一端与所述支撑件5配合，套在所述温度感应元件3的外部，起到保护温度感应元件3的作用，另一端延伸至壳体1螺纹连接端101的外部；所述温度感应元件3的引线302与所述支撑件5的插针501焊接到一起，所述感温芯片301根据所述引线302的长度，置于所述壳体1螺纹连接端101的外部，感应外界介质温度；在本实施例中所述感温芯片301为热敏电阻，也可以是其他感温的敏感部件；所述第一密封件4置于壳体1开口腔体内部，使所述壳体1和所述支撑件5间形成隔离的介质通道，防止外界介质对电气连接产生干扰而影响精度；在本实施例中所述第一密封件4为O型密封圈，材质为氢化丁腈橡胶或其他耐高低温、耐腐蚀的材料；所述支撑件5开有介质孔505，使外界介质压力可以传递到所述压力感应元件8的感压区；所述支撑件5开有方槽508，容置所述压力感应元件8；所述支撑件5设有密封圈槽506，内置第二密封件7，使所述支撑件5和所述压力感应元件8之间形成隔离介质通道，所述第二密封件7也为O型密封圈，材质为氢化丁腈橡胶或其他耐高低温、耐腐蚀材料；所述支撑件5的插针501与所述柔性电路板9耦合，传递所述感温芯片301感知的温度信号；所述柔性电路板9在本实施例中为PI材质(聚酰亚胺)，具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折好的特点，所述柔性电路板9一端和所述温度感应元件3、压力感应元件8耦合，对温度信号和压力信号进行处理和转换，另一端与所述电气接插件10耦合，输出温度、压力信号。在本实施例中所述柔性电路板9与所述压力感应元件8通过夹扣6以焊接的形式耦合，其他合适的耦合形式也可适用。

如图2-图6所示，所述支撑件5由插针501和支撑基座502组成，在本实施例中所述插针501为具有一定强度且耐腐蚀的金属材料制成，所述基座502为耐高低温、耐腐蚀，且具有一定的强度的塑料材质制成；所述插针501和支撑基座502一体注塑成型，无需额外加工，且尺寸精度高；所述支撑基座502上端面开有灌胶孔507，可在其中填充密封胶，增强密封性；所述支撑基座502上端面的限位凸起结构509与所述电气接插件10的定位开口1002配合，定位所述柔性电路板9延伸部分的位置；所述支撑基座502侧边设计有卡扣导向方槽504，所述卡扣导向方槽504可与所述电气接插件10的限位结构1001卡合连接，起到固定、限位的作用；所述支撑基座502下部的半圆形凹槽结构503与所述保护罩2的半圆凸起结构201连接，配合可靠；所述保护罩2设计的V形缺口202结构，便于所述保护罩2和所述支撑件5的组装配合；所述保护罩2下端设有方形缺口203，便于外界介质更好的与感温芯片301接触，进一步提高温度响应速度。

如图7所示，所述压力感应元件8置于所述支撑件5中，在本实施例中所述压力感应元件8为方形陶瓷电容传感器元件，由陶瓷、金属等材质制成，方形陶瓷电容传感器元件相对于圆形陶瓷电容传感器元件体积更小，从而节约了空间，节省了成本。尽管在本实施例中压力感应元件8为方形陶瓷电容传感器元件，然而任何合适类型的压力传感器元件都可适用。

如图1-图8所示，所述保护罩2与所述支撑件5紧密连接，所述第二密封件7和所述压力感应元件8置于所述支撑件5内部，所述柔性电路板9一端与所述插针501、压力感应元件8耦合，另一端与所述电气接插件10耦合，所述电气接插件10和所述支撑件5卡扣连接到一起。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：包括壳体、保护罩、温度感应元件、支撑件、压力感应元件、柔性电路板、电气接插件，所述电气接插件与所述壳体围合成一收容腔体，所述支撑件位于所述收容腔体内，所述支撑件靠近所述电气接插件的一端设有放置所述压力感应元件的第一凹槽，所述柔性电路板位于所述压力感应元件与所述电气接插件之间，所述支撑件背离所述电气接插件的一端与所述保护罩相连，所述保护罩伸出所述壳体，所述温度感应元件位于所述保护罩内，所述保护罩伸出所述壳体的一端设有供外界介质流入以接触温度感应元件的开口。

2.如权利要求1所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述温度感应元件包括感温芯片和引线，所述支撑件内设有插针，所述引线的一端与所述感温芯片电连接，所述引线的另一端通过插针与所述柔性电路板耦合，所述电气接插件与所述柔性电路板耦合，所述压力感应元件与所述柔性电路板通过夹扣耦合。

3.如权利要求2所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述支撑件朝向所述电气接插件的端面上开设有灌胶孔，所述插针与所述柔性电路板耦合的一端伸出所述灌胶孔。

4.如权利要求3所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述支撑件背离所述电气接插件的一端设有一凸块，所述插针伸出所述凸块与所述引线相连，所述凸块上开设有相对设置的两个半圆凹槽，所述保护罩与所述凸块相连一端的内侧壁上设有两个半圆凸起，所述半圆凸起与所述半圆凹槽一一对应卡合。

5.如权利要求4所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述保护罩与所述凸块相连的一端设有V形缺口。

6.如权利要求5所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述保护罩伸出所述所述壳体的一端沿周向设有若干方形缺口，所述感温芯片靠近所述方形缺口设置。

7.如权利要求1所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述电气接插件上设有用于限位固定所述支撑件的限位结构，所述支撑件上设有供所述限位结构伸入卡合的卡扣导向方槽。

8.如权利要求1所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述电气接插件朝向所述支撑件一端的侧壁上开设有定位开口，柔性电路板延伸部分伸入所述定位开口内，所述支撑件上设有与所述定位开口配合用以限制定位所述柔性电路板延伸部分的限位凸起。

9.如权利要求1所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述壳体一端设有与外部连接的壳体螺纹连接端，所述壳体螺纹连接端设有供保护罩伸出的壳体贯穿孔，所述壳体的另一端设有壳体开口腔，所述支撑件、压力感应元件、柔性电路板位于所述壳体开口腔内，所述电气接插件封堵所述壳体开口腔，所述壳体开口腔朝向所述支撑件的端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内置第一密封件。

10.如权利要求9所述的快速感温方形电容式温度压力传感器，其特征在于：所述保护罩与所述壳体贯穿孔间具有供外界介质流入的间隙，所述第一凹槽靠近所述保护罩的端面上开设有第三凹槽，所述第三凹槽内开设有供外界介质流入以接触所述压力感应元件的介质孔，所述第三凹槽内置第二密封件，所述第二密封件环绕介质孔设置。

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