微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，包括螺帽、基座、MEMS電容傳感器、微感應(yīng)頭和引線。其中MEMS電容傳感器由下至上依次包括下極板、絕緣介質(zhì)、微彈簧和上極板；上極板由微彈簧固定在絕緣介質(zhì)上。當(dāng)微感應(yīng)頭受力后，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MEMS電容的上極板和微彈簧，從而改變電容值，最終實(shí)現(xiàn)力值到電容值的轉(zhuǎn)化，并獲得被測物體的重量。微機(jī)械系統(tǒng)有效地改變了設(shè)計(jì)尺寸，使傳感器的尺寸變得更小、更精密。
【專利說明】微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別是指一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國際上通用的稱重傳感器絕大部分是電阻式結(jié)構(gòu)，是采用電阻應(yīng)變片進(jìn)行測量。應(yīng)變片結(jié)構(gòu)在低量程精密測量上存在無法克服的缺陷:應(yīng)變片需要變形空間，無法縮小體積；同時(shí)應(yīng)變片的溫度漂移是無法克服的，并影響測量精度，特別是超精密測量更是無法達(dá)到更高等級(jí)的精度。
[0003]本實(shí)用新型采用電容式結(jié)構(gòu):該結(jié)構(gòu)感應(yīng)部分是通過MEMS (Micro-Electro-MechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制造出來的微彈簧電容結(jié)構(gòu)，通過電容的改變來實(shí)現(xiàn)被測物體重量信號(hào)的傳遞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提出一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電阻應(yīng)變片式傳感器的體積大和精度低的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，包括:螺帽、基座、MEMS電容傳感器、微感應(yīng)頭和引線；所述螺帽是由圓柱形側(cè)壁和頂蓋構(gòu)成的下端開口部件，頂蓋中間設(shè)有通孔；所述基座固定于螺帽下端開口處，基座上設(shè)有引線孔；所述MEMS電容傳感器位于基座上；所述微感應(yīng)頭位于MEMS電容傳感器上方，穿過頂蓋的通孔伸出螺帽外，且微感應(yīng)頭與頂蓋的通孔無接觸，以避免產(chǎn)生干擾；所述引線一端連接MEMS電容傳感器，另一端由引線孔引出基座外部。
[0007]優(yōu)選所述螺帽和基座分別設(shè)有螺紋，通過螺紋相固定連接。
[0008]所述MEMS電容傳感器由下至上依次包括:下極板、絕緣介質(zhì)、微彈簧和上極板；所述上極板由微彈簧固定在絕緣介質(zhì)上；所述引線分別連接在上極板和下極板上。
[0009]優(yōu)選所述微彈簧不少于三個(gè)，各微彈簧的一端沿上極板外沿均勻分布。這里采用的MEMS電容傳感器上、下極板為圓形，當(dāng)微彈簧為三個(gè)時(shí)，各微彈簧在相鄰?qiáng)A角為120°的半徑方向上；當(dāng)微彈黃為四個(gè)時(shí)，各微彈黃在相鄰?qiáng)A角為90°的半徑方向上。這種分布使各微彈簧均勻受力。
[0010]優(yōu)選所述MEMS電容傳感器是由硅基材料制成。
[0011]工作原理:當(dāng)微感應(yīng)頭受力后，發(fā)生向下的微米級(jí)的位移后，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MEMS電容的上極板和微彈簧，微彈簧受力后壓縮，因此MEMS電容的上、下極板的相對位置發(fā)生改變，從而電容值發(fā)生微小變化，電容值的變化信號(hào)通過封裝的引線傳遞給外邊的連接導(dǎo)線和測量儀器，最終實(shí)現(xiàn)了力值到電容值的轉(zhuǎn)化，并獲得被測物體的重量。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:該結(jié)構(gòu)感應(yīng)部分是通過MEMS技術(shù)制造出來的具有微彈簧結(jié)構(gòu)的MEMS電容傳感器，通過電容的改變來達(dá)到被測物體重量信號(hào)的傳遞。微機(jī)械系統(tǒng)有效地改變了設(shè)計(jì)尺寸，使傳感器的尺寸變得更小、更精密。電容值的改變是通過特種機(jī)械封裝結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，通過螺旋結(jié)構(gòu)來改變感應(yīng)頭的高度，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)該附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中:
[0016]1、微感應(yīng)頭；2、上極板；3、下極板；4、絕緣介質(zhì)；5、微彈簧；6、螺帽；7、基座；8、弓丨線；9、引線孔。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例中微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，包括螺帽、基座、MEMS電容傳感器、微感應(yīng)頭和引線；其中的螺帽是由圓柱形側(cè)壁和頂蓋構(gòu)成的下端開口部件，頂蓋中間設(shè)有通孔；螺帽和基座分別設(shè)有螺紋，基座通過螺紋固定于螺帽下端開口處，基座上設(shè)有引線孔。
[0019]MEMS電容傳感器位于基座上；該MEMS電容傳感器由硅基材料制成，由下至上依次包括:下極板、絕緣介質(zhì)、微彈簧和上極板；上極板由微彈簧固定在絕緣介質(zhì)上，微彈簧有三個(gè)，沿上極板圓形外沿等距離均勻分布；兩根引線分別連接在上極板和下極板上，引線另一端由引線孔引出基座外部。
[0020]微感應(yīng)頭位于MEMS電容傳感器的上極板上，穿過螺帽上端的通孔伸出螺帽外，且微感應(yīng)頭與螺帽上端的通孔無接觸，以避免產(chǎn)生干擾。
[0021]當(dāng)微感應(yīng)頭受力后，發(fā)生向下的微米級(jí)的位移后，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部MEMS電容的上極板和微彈簧，微彈簧受力后壓縮，因此MEMS電容的上、下極板的相對位置發(fā)生改變，從而電容值發(fā)生微小變化，電容值的變化信號(hào)通過封裝的引線傳遞給外邊的連接導(dǎo)線和測量儀器，最終實(shí)現(xiàn)了力值到電容值的轉(zhuǎn)化，并獲得被測物體的重量。
[0022]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，其特征在于，包括:螺帽、基座、MEMS電容傳感器、微感應(yīng)頭和引線； 所述螺帽是由圓柱形側(cè)壁和頂蓋構(gòu)成的下端開口部件，頂蓋中間設(shè)有通孔； 所述基座固定于螺帽下端開口處，基座上設(shè)有引線孔； 所述MEMS電容傳感器位于基座上； 所述微感應(yīng)頭位于MEMS電容傳感器上方，穿過頂蓋的通孔伸出螺帽外，且微感應(yīng)頭與頂蓋的通孔無接觸； 所述引線一端連接MEMS電容傳感器，另一端由引線孔引出基座外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，其特征在于，所述螺帽和基座分別設(shè)有螺紋，通過螺紋相固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，其特征在于，所述MEMS電容傳感器由下至上依次包括:下極板、絕緣介質(zhì)、微彈簧和上極板；所述上極板由微彈簧固定在絕緣介質(zhì)上；所述引線分別連接在上極板和下極板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器，其特征在于，所述微彈簧不少于三個(gè)，各微彈簧的一端沿上極板外沿均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微彈簧結(jié)構(gòu)精密傳感器,其特征在于，所述MEMS電容傳感器是由硅基材料制成。
【文檔編號(hào)】G01G3/04GK203405268SQ201320460592
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】李桂新 申請人:李桂新