一种检测压力的磁膜传感器的制作方法

1.本发明涉及电子元器件技术领域，特别是涉及一种检测压力的磁膜传感器。


背景技术：

2.压力传感器是用于感受压力信号，并按照一定规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件或装置。压力传感器被广泛应用于各种工业自动化控制环境中，如：水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。比较常见的有压阻式压力传感器，压阻式压力传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上，制成硅压阻芯片，并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片定域扩散4条p杂质电阻条，并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条 ，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥，现有的压阻式压力传感器工艺复杂。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种检测压力的磁膜传感器，其外形结构小巧，工艺简单，可应用于电子烟或者是医疗器具的气管插管等产品上，电子烟通过烟嘴吸促使该传感器产生气压值信号，从而控制雾化发热丝功率，从而控制由吸气量产生的雾化烟雾的变化，还原更好的吸烟效果。气管插管前端有一个高容低压气囊，采用该种传感器能够更好地把控该气囊的气压值。
4.本发明所采用的技术方案是：一种检测压力的磁膜传感器，该传感器由传感器壳体、设于传感器壳体内的弹性薄膜、设于弹性薄膜上的磁性材料块、设于传感器壳体内之弹性薄膜下方的pcb板、设于pcb板上的磁感应芯片、设于pcb板底部的信号传输针脚或信号传输连接线组成，传感器壳体的上面设置有第一导气孔，pcb板设置有第二导气孔；所述传感器壳体为下端为开口的柱形壳体，弹性薄膜置于传感器壳体的中部，将传感器壳体隔为上下两个腔体，两个腔体为弹性薄膜在压力作用下的形变空间，弹性薄膜的边沿与传感器壳体内壁密封布置，pcb板安装于传感器壳体的下端开口处，pcb板的边沿与传感器壳体的下端开口处密封布置。
5.进一步所述弹性薄膜的上表面中心位置设置容置腔位，磁性材料块设置于该容置腔位内，磁感应芯片布置于pcb板上中央位置，磁性材料块正对与磁感应芯片的上方。
6.进一步所述传感器壳体内套设第一垫圈，第一垫圈由传感器壳体的下端开口处进入至底部，所述弹性薄膜布置于第一垫圈的底部，传感器壳体内之弹性薄膜底部套设第二
垫圈，第一垫圈和第二垫圈的外壁与传感器壳体的内壁紧贴，所述弹性薄膜紧密夹于第一垫圈的底部和第二垫圈的顶部之间。
7.进一步所述第二垫圈的外壁套设一绝缘垫圈。
8.进一步所述第一导气孔包括一个或多个。
9.进一步所述信号传输针脚或信号传输连接线包括有两路电源输入端和两路信号输出端，信号输出端连接mcu单元，弹性薄膜由压力产生的振动或形变，磁感应芯片检测到磁场信号值经mcu单元输出压力信号值，或mcu单元通过与标定的压力值对比判断输出对应的控制信号。
10.弹性薄膜4由压力产生的振动或形变，其中产生压力的压力源包括气体、液体的流体，或者是固体，或者是包含流体和固体混合物。
11.本发明的有益效果为：通过本技术方案设计的检测压力的磁膜传感器，主要是通过设计磁性材料块的弹性薄膜在传感器壳体腔体的中部，传感器壳体内由弹性薄膜隔成上下腔体是弹性薄膜振动或形变的空间，而正对于磁性材料块下方的磁感应芯片感应到磁场信号变化，磁场信号值通过mcu单元输出压力信号值，或者是mcu单元通过与标定的压力值对比判断输出对应的控制信号。本方案设计的传感器其外形结构小巧，工艺简单，应用性强，如可应用于电子烟还原吸烟的真实口感，或者是医疗器具的气管插管等产品上。电子烟通过烟嘴吸促使该传感器产生气压值信号，从而控制雾化发热丝功率，从而控制由吸气量产生的雾化烟雾的变化，还原更好的吸烟效果。气管插管前端有一个高容低压气囊，采用该种传感器能够更好地把控该气囊的气压值，弥补了普通气管插管无法监测人体气道压力的缺陷。
附图说明
12.图1为本发明的整体结构分解示意图。
13.图2为本发明的整体结构剖面图。
14.图3为本发明的整体结构立体图。
15.图4为本发明的整体结构另一视角立体图。
16.图5为本发明的应用于电子烟的剖视图。
17.图6为本发明延伸设计的分体式装配平行布置结构剖视图。
18.图7为本发明延伸设计的分体式装配平行布置结构立体图。
19.图8为本发明延伸设计的分体式装配平行布置结构另一视角立体图。
20.图9为本发明延伸设计的分体式装配垂直布置结构剖视图。
21.图10为本发明延伸设计的分体式装配垂直布置结构立体图。
22.图11为本发明延伸设计的分体式装配垂直布置结构另一视角立体图。
23.图12为本发明延伸设计的分体式装配平行布置结构应用于电子烟局部示意图。
24.图13为本发明延伸设计的分体式装配垂直布置结构应用于电子烟局部示意图。
25.图14为本发明应用于气管插管示意图。
26.图15为本发明应用于气管插管的剖视图。
具体实施方式
27.下面结合附图、实施例和应用实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
28.参照附图1-4，一种检测压力的磁膜传感器，该传感器由传感器壳体1、设于传感器壳体1内的弹性薄膜4、设于弹性薄膜4上的磁性材料块（3）、设于传感器壳体1内之弹性薄膜4下方的pcb板8、设于pcb板8上的磁感应芯片7、设于pcb板8底部的信号传输针脚或信号传输连接线9组成，传感器壳体1的上面设置有第一导气孔11，pcb板8设置有第二导气孔81；所述传感器壳体1为下端为开口的柱形壳体，弹性薄膜4置于传感器壳体1的中部，将传感器壳体1隔为上下两个腔体，两个腔体为弹性薄膜4在压力作用下的形变空间，弹性薄膜4的边沿与传感器壳体1内壁密封布置，pcb板8安装于传感器壳体1的下端开口处，pcb板8的边沿与传感器壳体1的下端开口处密封布置。
29.进一步所述弹性薄膜4的上表面中心位置设置容置腔位，磁性材料块3设置于该容置腔位内，磁感应芯片7布置于pcb板8上中央位置，磁性材料块3正对与磁感应芯片7的上方。
30.作为优选方案，所述传感器壳体1内套设第一垫圈2，第一垫圈2由传感器壳体1的下端开口处进入至底部，所述弹性薄膜4布置于第一垫圈2的底部，传感器壳体1内之弹性薄膜4底部套设第二垫圈6，第一垫圈2和第二垫圈6的外壁与传感器壳体1的内壁紧贴，所述弹性薄膜4紧密夹于第一垫圈2的底部和第二垫圈6的顶部之间。
31.较优地，所述第二垫圈6的外壁套设一绝缘垫圈5。
32.较优地，所述第一导气孔11包括一个或多个。
33.信号传输针脚或信号传输连接线9包括有两路电源输入端和两路信号输出端，信号输出端连接mcu单元10，弹性薄膜4由气压产生的振动或形变，磁感应芯片7检测到磁场信号值经mcu单元10输出标定的气压信号值，或输出对应的控制信号。弹性薄膜4由压力产生的振动或形变，其中产生压力的压力源包括气体、液体的流体，或者是固体，或者是包含流体和固体混合物。
34.应用实施例一参照附图1-5，图5为所述磁膜传感器01应用于电子烟的剖示图，将磁膜传感器01设置于电子烟烟弹021下方连接的电池单元的壳体内，电子烟内的mcu单元10连接磁膜传感器01，磁膜传感器01上面的第一导气孔11对应电子烟的气道，当吸烟时，磁膜传感器01内因负压导致弹性薄膜4产生振动或形变，而固定在弹性薄膜4下方的磁感应芯片7所检测到的磁场信号强度发生改变。磁膜传感器01连接mcu单元10，磁膜传感器01根据其检测到的磁场信号值，标定对应磁场信号下的气压值，mcu单元10接收到气压变化值后，发热丝022会进行加热或断开，并根据对应气压值调节发热丝022的加热功率，有效地调节发热丝022的功率，达到提升烟量、防止加热丝022加热不均匀导致“炸油”产生积碳、烟油吸入嘴中现象，从而更为真实地还原烟油的口感。发热丝022对应功率调节有两种方式，一种是采用跟气压值正相关的方式，吸气量大，导致的磁场信号变化大，气压值也越大，此时是发热丝022功率大，随着气压值变小，发热丝022的功率变小，吸气量大，雾化的烟雾量大，然后逐渐变小，还原真实吸烟感体验。另外一种是采用跟气压值负相关的方式，吸气量大反而雾化烟雾量小，烟雾
量由小逐渐变大。
35.本技术方案的传感器壳体1和弹性薄膜4、磁性材料块3、磁感应芯片7、pcb板8是一体式装配结构。作为本技术方案的延伸设计，也可以采用分体式装配结构，参照附图6-11，传感器壳体1的底部固定弹性薄膜4和磁性材料块3，传感器壳体1和弹性薄膜4、磁性材料块3为单独的磁膜元器件组，磁感应芯片7、pcb板8及pcb板8所连接的mcu单元10为另一单独的感应元器件组，磁膜元器件组和感应元器件组可以平行布置安装，也可以采用垂直布置安装。采用分体式装配结构主要可以应用于电子烟产品上，参照附图12-13，图12、图13是所述磁膜元器件组和感应元器件组分体式装配，安装于电子烟内，分别采用平行布置安装和垂直布置安装的简单示意图。
36.应用实施例二参照图1-4，及图14-15，现有的呼吸机是在病人的气管内插入一根气管插管，气管插管前端有一个高容低压套囊，采用注射器通过人工注射的方式使套囊充气压迫病人的气管壁，避免气道内气体从导管与气管壁之间溢出以及防止呕吐物、血液或口腔分泌物流入气管，气管导管末端连接呼吸机的y型接口，这样呼吸机给病人通过送气管送气，使病人作被动呼吸气动作。而临床在行气管插管术时，气囊的松紧需适宜，若气囊充气量过大，气囊压过高会影响气道黏膜，临床研究结果显示，当气囊压超过25cm h2o（1cmh2o=0.098kpa）时，黏膜毛细血管血流开始减少，当气囊压超过35cmh2o时，血流完全被阻断，气管黏膜压迫超过一定时间，将导致气管黏膜缺血性损伤甚至坏死，严重时可发生气管食管瘘，相反，如果气囊充气不足，则导致漏气、误吸等。所以正确及时显示气囊的气压值，及控制气囊的气压非常重要。
37.参照图14-15为本技术方案的磁膜传感器01应用于气管插管的示意图，气管插管主要由插管管体031、气囊035、充气延长管032，在充气延长管032上设置一安装该磁膜传感器01的安装腔，磁膜传感器01的第一导气孔11与充气延长管032内通往气囊035的气道034相通，充气延长管032的末端设置鲁尔接头033，通过磁膜传感器01检测到气囊035的气压值，检测原理也是通过气压使磁膜传感器01内的弹性薄膜4产生形变，从而磁感应芯片检测到磁场信号的变化，磁膜传感器01连接mcu单元10，磁膜传感器01根据其检测到的磁场信号值，标定对应磁场信号下的气压值，对于实时监测气管插管的气囊的压力值和更好地操控气管插管使得医疗手术的顺利进行。
38.本技术方案的实施例的说明书附图所示的磁膜传感器01的传感器壳体1及整体元器件的形状呈圆柱形，仅作为本方案阐述其结构原理的一种外形结构，其还可以根据实际设计成不同外形结构的壳体及对应调整相关元器件的外形，如矩形柱体、多边形柱体外形等。
39.本技术方案的实施例所述的磁膜传感器01是采用弹性薄膜4和在弹性薄膜4上中央位置设置一磁性材料块3，磁性材料块3可采用永磁铁或者其它。这里弹性薄膜4和磁性材料块3的方案也可以直接采用带有磁性的弹性薄膜替代。
40.本技术方案的实施例所述的磁膜传感器01的磁感应芯片7，该磁感应芯片7采用tmr磁阻传感器、amr磁阻传感器、gmr磁阻传感器中的任意一种。若作为仅仅是感应后作出“开/接通”或“关/断开”指令的应用实施例，所述的磁感应芯片7可以采用霍尔传感器或者是干簧管作为感应识别磁信号，从而由mcu单元10输出控制“开/接通”或“关/断开”指令。
41.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。而对于属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。