一种测量流体压力的压力传感器，该压力传感器包括： 第一主体部件； 第二主体部件；以及 径向张紧的柔性隔膜，该隔膜设置在所述第一主体部件和所述第二主体部件之间，所述第一主体部件和所述隔膜形成第一流体腔室，所述第二主体部件和所述隔膜形成第二流体腔室； 所述第一主体部件由具有第一热膨胀系数的第一材料形成，所述隔膜由具有第二热膨胀系数的第二材料形成，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的差不超过大约０．０００００１５英寸／英寸／°Ｆ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种测量流体压力的压力传感器，尤其涉及这样一种压力传感器，它包括具有第一主体部件和第二主体部件的外壳以及设置在第一主体部件和第二主体部件之间的径向张紧的柔性隔膜/膜片，其中形成第一和第二主体部件的材料与形成隔膜的材料相匹配，从而这些材料的热膨胀系数相互适应。
技术介绍
现有的压力传感器包括主体部件和夹持在这些主体部件之间的金属隔膜。如US6,019,002所披露的一样，通过使金属隔膜沿径向延展来径向张紧该隔膜。如US4,158,311所披露的一样，还可以通过如下方法径向张紧该金属隔膜，即用沉淀硬化金属形成隔膜，然后在大约为500-600摄氏度(C)的高温下在退火条件(A)下对该沉淀硬化金属进行1小时的时效处理，由此该沉淀硬化材料收缩，从而径向张紧隔膜。已经发现，如果形成传感器主体部件的金属材料的热膨胀系数(Tc)不能与形成隔膜的金属材料的热膨胀系数充分接近地匹配，那么隔膜在热处理过程中就会受到高的径向张应力，其可能超过形成主体部件的材料的屈服应力。因此，主体部件会屈服，由此释放出由热处理过程在隔膜中产生出的径向张力，从而导致在室温下隔膜中的零净径向张力。另外，在使用期间，形成主体部件以及形成隔膜的材料之间热膨胀系数的充分不匹配，将会引起隔膜中径向张应力随着传感器温度的变化而变化，由此导致在满量程(满刻度压力)下压力读数的直接变化或误差。该金属隔膜也会在磁场的作用下产生与压力的变化相反的移动，从而提供出不准确的压力读数。本专利技术则可以克服现有技术中的这些问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于测量流体压力的压力传感器。该压力传感器包括有一个外壳，该外壳具有大体呈凹入状的第一金属主体部件和大体呈凹入状的第二金属主体部件。在第一主体部件和第二主体部件之间设有径向张紧(受到径向拉伸)的柔性金属隔膜。第一主体部件和隔膜形成第一流体腔室，第二主体部件和隔膜形成第二流体腔室。第一和第二主体部件由具有第一热膨胀系数的第一材料制成，隔膜由具有第二热膨胀系数的第二材料制成。主体部件金属的第一热膨胀系数与隔膜金属的第二热膨胀系数的差不超过约0.0000015英寸/英寸/°F，例如，第一热膨胀系数不会比第二热膨胀系数大过0.0000015英寸/英寸/°F。形成隔膜的第二材料的第二热膨胀系数优选为大约0.0000060英寸/英寸/°F。形成主体部件的第一材料的第一热膨胀系数优选大约为0.0000056-0.0000064英寸/英寸/°F。第一主体部件和第二主体部件可以由铁磁性材料形成，从而第一和第二主体部件将隔膜与磁场屏蔽，否则这种磁场会使隔膜移动，从而导致不准确的流体压力测量结果。附图说明图1是包括两个电极的本专利技术的压力传感器的剖视图；图2是图1的压力传感器的俯视图；图3是包括一个电极的本专利技术的压力传感器的另一实施例的剖视图；图4是图3的压力传感器的仰视图； 图5是包括两个电极的本专利技术的压力传感器的另一个实施例的剖视图；图6是图5的压力传感器的俯视图；图7是包括一个电极的本专利技术的压力传感器的另一个实施例的剖视图；图8是图7的压力传感器的仰视图。具体实施例方式图1和图2表示本专利技术压力传感器20的一个实施例。该压力传感器20包括中心轴21和外壳22。外壳22包括大体呈凹入状(凹形)的第一主体部件24和大致呈凹入状(凹形)第二主体部件26。第一和第二主体部件24和26被形成为彼此基本上相同。主体部件24和26由同样类型的金属形成，并由金属板冲压成最终的形状。第一主体部件24包括大体为环形的凸缘28，它包括大体为圆形的周边30。第一主体部件24还包括平面状的大体为圆形的中央圆盘32，该中央圆盘32具有圆形的中央孔34。第一主体部件24还包括壁部36，该壁部36与中央圆盘32同心，并在中央圆盘32和环形凸缘28之间延伸。第一主体部件24包括延伸穿过壁部36的端口38。环形凸缘28、中央圆盘32以及壁部36位于彼此大体平行的各自平面内。第二主体部件26包括大体为环形的凸缘48，该凸缘48具有大致圆形的周边50。第二主体部件26还包括平面状的大体为圆形的中央圆盘52，该中央圆盘32具有大体圆形的中央孔54。第二主体部件26还包括大体为平面状的壁部56，该壁部56大体与中央圆盘52同心，并在中央圆盘52和环形凸缘48之间延伸。第二主体部件26包括延伸穿过壁部56的端口58。压力传感器20包括大体为平面状并且柔韧的薄金属隔膜64，该隔膜64包括大体呈圆形的周边66。隔膜64设置在第一主体部件24和第二主体部件26之间，从而第一主体部件24的环形凸缘28与隔膜64的第一侧啮合，而第二主体部件26的环形凸缘48与隔膜64的第二侧相啮合。隔膜64的周边66位于围绕着隔膜64的整个周长的环形凸缘28的周边30以及环形凸缘48的周边50的附近。通过焊接或类似其他方法，将隔膜64的周边66连接至围绕着隔膜64周边的主体部件24和26的环形凸缘28和48，从而在环形凸缘28和48以及隔膜64之间形成不透流体的密封。压力传感器20包括位于第一主体部件24和隔膜64之间的第一腔室70。第一腔室70与端口38流体相通。压力传感器20还包括位于第二主体部件26和隔膜64之间的第二腔室72。该第二腔室72与端口58流体相通。压力传感器20包括位于第一腔室70内的第一金属化陶瓷电极78。第一电极78通过安装装置80与第一主体部件24连接。电极78的第一大体平面状表面与第一主体部件24的中央圆盘32相啮合，第一电极78的第二大体平面状表面与隔膜64相隔一段短距离，并大致与其平行。安装装置80包括安装螺柱82，例如在一端具有与第一电极78相啮合的端头以及在另一端具有带螺纹部分的螺栓。安装螺柱82延伸穿过第一电极78，并穿过第一主体部件24中的中央孔34。陶瓷衬垫84位于第一主体部件24的中央圆盘32的外表面附近。陶瓷衬垫84包括中央孔，螺柱82延伸穿过该孔。弹簧垫圈86包括中央孔，螺柱82延伸穿过该孔。弹簧垫圈86位于陶瓷衬垫84外表面附近。带螺纹的紧固件88例如螺母螺旋连接在安装螺柱82的带螺纹的一端。螺母88压紧弹簧垫圈86，并且将第一电极78和陶瓷衬垫84压在第一主体部件24的中央圆盘32上。安装螺柱82与第一电极78电连接。压力传感器20还包括第二金属化陶瓷电极98。第二电极98位于第二腔室72内，从而电极98的大致平面状表面位于中央圆盘52的附近，电极98的第二大体平面状表面与隔膜64相隔一段短距离，并大致与其平行。由此隔膜64位于第一和第二电极78和98之间。第二电极98通过安装装置100连接至第二主体部件26，该第二安装装置100与安装装置80类似。安装装置100包括安装螺柱102、陶瓷衬垫104、弹簧垫圈106和紧固件108。按照安装装置80将第一电极78连接至第一主体部件24上同样的方式，安装装置100将第二电极98连接至第二主体部件26。安装螺柱102与第二电极98电连接。端口38用于和第一流体的供应部件流体相通，端口58用于和第二流体供应部件流体相通。电极78和98用于感测隔膜64沿着大致与轴21平行的方向的移动，这种移动指示了在第一腔室70内的第一流体(例如气体)的压力和第二腔室72内的第二流体(例如气体)压力之间的压力差。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：特雷斯·J·特罗耶，
申请(专利权)人：德怀尔仪器公司，
类型：发明
国别省市：
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