CN116429279A - 一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，包括外壳，所述外壳中设置有引压空腔，所述引压空腔内设置有压力芯片，所述压力芯片通过金属柱引出外壳，所述外壳一端设置有温度探头，所述温度探头内部安置铂电阻，铂电阻通过引线引出外壳。本发明采用分体式结构，实现了传感器上压力和温度的同时测量，且压力芯片和温度探头在测量时互不干扰，且温度探头测量的温度可用于对压力进行补偿，提高了传感器测量准确度。

Description

一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器

技术领域

本发明属于微纳传感器技术领域，具体涉及一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器。

背景技术

近年来，工程机械产业和MEMS产业连续高速增长，使得传感器市场随之提升。在工程机械液压系统内，油液流场错综复杂，因此利用温压集成传感器来实现对液压系统内流量的精确计算，采用高精度温度探头与压力敏感芯片，利用铂电阻阻值随温度变化的规律，把温度转换为电阻变化进行测量；利用MEMS微型压力敏感芯片，将油液压力转变为电压变化进行输出并测量，从而实现液压系统内油液温度与压力的精确测量。

目前市场上存在的温压集成传感器，温度探头需进入油液内部进行温度测量，下方传感器外壳暴露在外部环境中，由于探头与传感器金属壳体相连接，下方金属外壳会传递外部环境温度，所以影响实测油液温度，温压集成传感器探头温度会受外部环境波动而波动，所以会出现温度传感器测温精度不准，对温度测量产生影响，使得传感器可靠性变低。另一方面，现有的液压阀内压力传感器多采用引线键合连接形式，由于结构的长期高温、低温下使用，容易发生焊盘腐蚀，引线脱落等情况，使得传感器使用寿命短，所以需要进行改进。

发明内容

本发明提供了一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，能够有效避免传感器外壳对温度探头的影响，提高传感器的测量精度。

为达到上述目的，本发明所述一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，包括外壳，所述外壳中设置有引压空腔，所述引压空腔内设置有压力芯片，所述压力芯片通过金属柱引出外壳；所述外壳一端设置有温度探头，所述温度探头内安装有铂电阻，所述铂电阻通过引线引出外壳。

进一步的，温度探头外壁开设有若干凹槽。

进一步的，温度探头和外壳之间通过隔热件连接。

进一步的，隔热件为的材料为无机玻璃。

进一步的，隔热件的纵截面为Z字形。

进一步的，温度探头和铂电阻之间设置有导热件。

进一步的，导热件的材质为导热硅胶。

进一步的，压力芯片采用无引线封装。

进一步的，压力芯片通过焊锡连接至金属柱。

一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述外壳外壁开设有安装凹槽。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明提供的温压集成传感器采用分体式结构，实现了传感器上压力和温度的同时测量，且压力芯片和温度探头在测量时互不干扰，且温度探头测量的温度可用于对压力进行补偿，提高了传感器测量准确度。

进一步的，本发明采用无机玻璃材料来分隔温度探头与传感器外壳，能够有效避免外部环境温度通过外壳传热至探头处对其实测温度产生干扰，提高了传感器测量精度。

进一步的，本发明在温度探头上设置多个凹槽，大大增加了探头与油液的接触面积，热响应速度快，温度检测灵敏度高，提高了传感器测量速度。

进一步的，本发明的温度探头和外壳之间设置有隔热件，隔热件的纵截面为Z字形，能够提升连接强度，提高了温压集成传感器的抗振性能。

进一步的，本发明的温度探头和铂电阻之间设置有导热件，导热件能够增加温度探头和凹槽的导热率，进而提升测量精度。

进一步的，本发明采用无引线封装压力芯片来进行压力测量，其体积小，结构可靠，安装方便，测量精度高。

本发明可以适用于液压系统内油液温度和压力的精确测量，整体结构简单，容易实现，同时其安装位置实现了原位测量的效果，使得传感器测量精度更高，可靠性更强。

附图说明

图1是本发明的传感器正面结构剖视图；

图2是本发明的传感器俯视结构示意图；

图3是本发明的传感器温度探头结构放大图；

图4是本发明的传感器安装位置示意图。

其中：1-金属外壳，2-引线，3-隔热件，4-铂电阻，5-凹槽，6-金属柱，7-焊锡，8-压力芯片，9-引压空腔，10-温度探头，11-温压集成传感器，12-密封圈，13-阀壁，14-液压阀，15-安装凹槽，16-导热件。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

遵从上述技术方案，如图1至图3所示，本实施例给出一种高精度温压集成传感器，安装在液压系统管道中，实现对液压系统内油液的压力和温度的精确测量。

一种用于液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，如图1和图2所示，温压集成传感器11整体结构为圆柱形，中部设置环形的安装凹槽15可供后续进行密封操作，头部采用分体式设计，在头部设置引压空腔9与温度探头10，引压空腔9中设置有压力芯片8，压力芯片8和温度探头10分别负责对压力和温度进行测量。温压集成传感器11的外壳1采用不锈钢材料制成，温压集成传感器11前端设置温度探头10。

如图3所示，温度探头10内部开设有第一腔体，第一腔体内设置有导热件16和铂电阻4，铂电阻4位于导热件16内，导热件16的材质为导热硅胶，用于增加温度探头10和凹槽5的导热率，进而提升测量精度。铂电阻4与引线2连接，温度探头10上方设置第二空腔放置引线2，第二空腔与第一空腔连通，通过引线2将铂电阻4的测量阻值传递出来，实现温度测量。温度探头10外壁开设若干等间距设置的凹槽5，以增大与油液的接触面积，提高传热效率。温度探头10与金属外壳1的连接部分设置有隔热件3，隔热件3的材料为无机玻璃，利用其良好的隔热性来阻断金属外壳1的温度传递，防止对铂电阻4测温产生影响，进一步提高传感器测温精度。

隔热件3的截面采用Z字型设计，增大了温度探头10与金属外壳1的连接面积，提高了温度探头10的连接强度，提高了温压集成传感器11的抗振性能。

温压集成传感器11头部设置引压空腔9，用于安置压力芯片8，其采用无引线封装方式，表面无需制备焊盘及引线，可有效防止因油液接触导致的焊盘腐蚀造成传感器失效。压力芯片8通过焊锡7连接至金属柱6。测量时，油液进入引压空腔9内与压力芯片8接触，压力芯片8测得其压力信号并通过金属柱6进行传递，实现压力测量。

优先的，金属柱6为铜柱。

如图4所示，利用本发明提供的传感器进行测量时，将温压集成传感器11固定于液压阀14的阀壁13内，二者间设置有密封圈12，密封圈12安装在安装凹槽(15)内，防止油液泄露。前端的温度探头10与油液接触，实现精准测温，利用引压空腔9内的压力芯片8实现精准测压，从而实现对油液压力和温度的准确监测。将两个传感器11分别安装至液压阀14前后端，从而实现对阀内压力差、温度的实时高精度检测。

本发明的工作过程如下所示：

安装有所述温压复合测量传感器的液压系统在工作时，油液在阀内管路流动，在阀口端接触到温压集成传感器11，温度探头10直接与油液接触，其表面的凹槽5使得接触面积更大，提高了导热效率，隔热件3采用无机玻璃，其优良的隔热性能够防止外部金属外壳温度的传热干扰，使得温度探头10所测得的温度更接近于油液实际温度，温度探头10内部的铂电阻阻值因温度变化而产生变化，随后通过引线2传递阻值信号；油液流动至引压空腔内9接触到压力芯片8，油液压力使得压力芯片8上的膜片发生变形，其内置的惠斯通电桥将油液压力转变为电压变化，并通过金属柱6将电压传递出来。

电压和电阻信号反映了油液的实时压力和温度，且由于分体式设计使得压力和温度两个测量区域互不干扰，这样便可通过温度探头10测得的实际温度来对压力进行补偿，从而实现阀口压力的精确测量。在液压阀的进、出口处分别安装温压集成传感器11，安装形式如图4所示，温压集成传感器11与阀壁13接触采用过渡配合，温压集成传感器11中部的安装凹槽15放置密封圈12，可有效防止油液从此处泄露，通过前后端两个温压集成传感器11测量液压阀进、出口压力，计算出压力差，从而实现对液压阀流量的精确计算，提高液压系统工作性能。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，包括外壳(1)，所述外壳(1)中设置有引压空腔(9)，所述引压空腔(9)内设置有压力芯片(8)，所述压力芯片(8)通过金属柱(6)引出外壳(1)；所述外壳(1)一端设置有温度探头(10)，所述温度探头(10)内安装有铂电阻(4)，所述铂电阻(4)通过引线(2)引出外壳(1)。

2.根据权利要求1所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述温度探头(10)外壁开设有若干凹槽(5)。

3.根据权利要求1所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述温度探头(10)和外壳(1)之间通过隔热件(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述隔热件(3)为的材料为无机玻璃。

5.根据权利要求3所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述隔热件(3)的纵截面为Z字形。

6.根据权利要求1所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述温度探头(10)和铂电阻(4)之间设置有导热件(16)。

7.根据权利要求6所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述导热件(16)的材质为导热硅胶。

8.根据权利要求1所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述压力芯片(8)采用无引线封装。

9.根据权利要求1或6所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述压力芯片(8)通过焊锡(7)连接至金属柱(6)。

10.根据权利要求1所述的一种液压系统内高精度温度压力复合测量传感器，其特征在于，所述外壳(1)外壁开设有安装凹槽(15)。

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