技术摘要：
本发明涉及压力传感器模块技术领域，具体的说是一种压力传感器模块，包括壳体，所述壳体下端右侧设置有进气管，所述壳体上端右侧设置有出线管；所述壳体内由下到上依次设置有第一空腔、安装腔及第三空腔，所述第一空腔通过气流通道与进气管连通，所述安装腔通过布线孔  全部
背景技术：
气体压力压力传感器模块是一种一体化压力传感器模块，在气动控制，压力开关 与控制器，便携式压力表和压力计，MAP(manifold  absolute  pressure  sensor)等领域有 着广泛的应用，这些领域除了对压力传感器模块的灵敏度、稳定性、耐久性要求很高外，对 封装工艺也要求简单、成本要求低廉、经济适用。 现有中国专利(申请号为CN2017204888694)公开了一种小型硅压阻式气体压力压 力传感器模块结构，包括外壳、陶瓷基座、压力芯片、电路板；外壳中形成腔体，陶瓷基座安 装在外壳的腔体中，压力芯片安装在陶瓷基座上与外部气体相通；电路板安装在腔体中与 压力芯片电连接，电路板通过电缆线输出信号。其使用时，气体通过管路作用于压力芯片的 感压面，压力芯片产生变形并把压力信号转换成电压信号，通过引线与电路板连接，电路板 对压力芯片的输出电压信号进行处理，最终通过电缆线向外传输。但是，现有的压力芯片多 为平膜式结构，其受压时由扁平状至正向变形转变，由此得到的最大变形范围对应的压力 信号范围即为其量程，因此压力芯片的压电性能直接关系到压力压力传感器模块的灵敏度 及量程，而我们知道，越是压电性能好的压力芯片价格成本越高，因此如何采用压电性能低 的压力芯片实现较高的灵敏度及较大的量程成为一个急需解决的难题。 为此本公司设计了一种压力传感器模块，通过在压力芯片一侧设置一个能够改变 体积的密封腔体，来对压力芯片施加一个反向变形，进而提高压力芯片的最大变形范围，在 不增加成本的情况下提高了压力传感器模块的灵敏度及量程。
技术实现要素：
为了弥补现有技术的不足，解决如何采用压电性能低的压力芯片实现较高的灵敏 度及较大的量程的问题，本发明提出的一种压力传感器模块。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压力传感器模块，包括壳体，所 述壳体下端右侧设置有进气管，所述壳体上端右侧设置有出线管；所述壳体内由下到上依 次设置有第一空腔、安装腔及第三空腔，所述第一空腔通过气流通道与进气管连通，所述安 装腔通过布线孔与出线管连通且所述出线管内设置有密封塞；所述安装腔内设置有与第一 空腔同轴的环形凸台，所述环形凸台外套装有能够上下移动的密封罩，所述环形凸台下端 设置有密封第一空腔顶端的柔性基座，所述柔性基座上设置有压力芯片，所述压力芯片的 引线通过布线孔延伸至出线管外，所述压力芯片、环形凸台及密封罩之间构成的密封空间 为第二空腔，所述第二空腔的横截面积大于第一空腔的横截面积；所述第三空腔下端与安 装腔上端连通且其上端通过引流通道与进气管连通。 使用时，一部分气体经进气管及气流通道进入第一空腔，挤压压力芯片下表面，与 此同时，还有一部分气体经引流通道进入第三空腔，并通过第三空腔继续进入安装腔，挤压 3 CN 111595507 A 说　明　书 2/5 页 密封罩的上表面使密封罩下移，由于第二空腔为密封空间，因此密封罩下移会挤压第二空 腔内的空气使其升压，并且由于密封罩的外径大于内径，因此第二空腔升压幅度要大于安 装腔的升压幅度，而安装腔的压强又与第一空腔的压强相同，因此可以认为第二空腔的压 强P2大于第一空腔的压强P1，此时压力芯片受一个向下的反向变形，并且随着P1的增大而逐 渐向压力芯片的反向最大变形靠近，直至密封罩下移至安装腔底部时停止，此时，压力芯片 达到反向最大变形，而后，不论P1如何增加，第二空腔都不再被压缩，因此达到反向最大变 形后的P2为固定值PMAX，随着P1的增大，压力芯片逐渐消除反向变形，并转变为正向变形，直 至正向最大变形后停止；因此，此时压力传感器模块的量程按比例提高为原设计的量程，对 应的其灵敏度也极大的提高了。 具体的，第一阶段，当压力芯片达到反向最大变形之前，压力芯片受力F＝(P1-P2) S ,其中S为压力芯片的有效作用面积，而P2与P1之间为等比增加，因此压力芯片受力F＝ K0P1S，K0为常数，通过合理设计密封罩等结构，可以使得K0值在-1与0之间，对应压力芯片的 最大受力，可以有效提高可测P1的最大值，即进一步提高了压力传感器模块的量程；第二阶 段，当压力芯片达到反向最大变形之后，压力芯片受力F＝(P1-PMAX)S＝P1S-PMAXS，由于PMAX为 固定值，因此压力芯片受反向最大变形时对应的量程可以增加PMAX，即使其量程增加了。 优选的，位于所述环形凸台上方的密封罩内设置有环形限位台，用于对密封罩下 行时的限位；环形凸台的设置避免密封罩继续下行导致第二空腔内与第一空腔之间压差过 大，致使压力芯片承受压力超过其反向变形的额定压力而损坏的情况，达到保护压力芯片 的效果；同时也能够用于调节PMAX的具体数值，以满足不同量程压力传感器模块的制备。 优选的，所述第二空腔的横截面积大于第三空腔的横截面积，所述密封罩上端中 部固定设置有密封柱，所述密封柱上端延伸至第三空腔内且与第三空腔滑动密封；设置密 封柱及第三空腔，主要是通过结构来改变K0常数，以此来调整第一阶段压力芯片的变形快 慢，即调整对应的灵敏度；同时密封柱及第三空腔还能起到一个导向的作用，使得密封罩更 好的竖直下移，避免倾斜卡死。 优选的，所述密封柱与第三空腔顶端之间通过弹簧连接；一方面，能够通过弹簧抵 消密封柱及密封罩的自重，避免密封柱及密封罩的自重压缩第二空腔的空气，产生一个初 始压强影响测量的精准度的问题；另一方面，弹簧还能够起到气体泄压时密封柱及密封罩 复位的作用。 优选的，所述第三空腔内设置有与密封柱顶端抵触的调节杆，所述调节杆穿过第 三空腔顶部延伸至壳体外，所述调节杆上端设置有调节旋钮，所述调节杆与壳体之间为滑 动密封；使用时，通过调节旋钮旋转带动调节杆下移，使得调节杆挤压密封柱下移，进而推 动密封罩下移压缩第二空腔的空气，产生一个初始的定值压强P0，当我们将调节杆位于最 低位使定值压强P0＝PMAX时，能够使得压力芯片跳过第一阶段的变形而直接开始第二阶段 的变形，因此，能够测得的最大压力为压力芯片的最大变形压力与PMAXS的和，此时压力传感 器模块的灵敏度及量程均按比例提高，最高可以为原设计量程的两倍。 优选的，所述壳体内设置有与调节杆及密封塞匹配的凹槽，所述凹槽内有多组且 其内部设置有密封圈。采用密封圈的方式使得壳体内形成一个冲压式的全封闭结构，避免 密封性能差影响安装腔或第三空腔的压力，进而影响检测的灵敏度。 本发明的有益效果如下： 4 CN 111595507 A 说　明　书 3/5 页 1 .本发明所述的一种压力传感器模块，在不改变压力芯片的最大变形的情况下， 通过使第二空腔及第一空腔的设置，使得压力芯片在较小压力下向下反向变形，而在较大 压力时向上正向变形，在低成本的情况下实现了使得压力传感器模块的灵敏度及量程均按 比例提高，最高可以为原设计量程的两倍。 2.本发明所述的一种压力传感器模块，通过设置环形限位台，避免密封罩继续下 行导致第二空腔内与第一空腔之间压差过大，致使压力芯片承受压力超过其反向变形的额 定压力而损坏的情况，达到保护压力芯片的效果；同时也能够用于调节PMAX的具体数值，以 满足不同量程压力传感器模块的制备。 3.本发明所述的一种压力传感器模块，设置密封柱及第三空腔，主要是通过结构 来改变K0常数，以此来调整第一阶段压力芯片的变形快慢，即调整对应的灵敏度；同时密封 柱及第三空腔还能起到一个导向的作用，使得密封罩更好的竖直下移，避免倾斜卡死。 4.本发明所述的一种压力传感器模块，采用气流通道的方式，将气体引入安装腔 提供反向压力，不需要在压力芯片的上部注入额外的介质，因此简化结构，同时也提高了整 体的密封性能，改善压力传感器模块的稳定性及精确度。 附图说明 下面结合附图对本发明作进一步说明。 图1是本发明的立体图； 图2是本发明的俯视图； 图3是图2中A-A方向的剖视图； 图4是图3中B处的局部放大图； 图5是图3中C处的局部放大图； 图中： 壳体1、进气管2、出线管3、调节杆4、第一空腔5、气流通道6、环形凸台7、柔性基座 8、压力芯片9、密封罩10、第二空腔11、安装腔12、密封柱13、引流通道14、第三空腔15、布线 孔16、密封塞17、环形限位台18、弹簧19。