CN100359309C - 深海压力传感器及其应用 - Google Patents

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Abstract

深海压力传感器及其应用，其特征是针对压力传感装置的封闭油腔，设置活塞机构，由管体和活塞构成，管体的前端由活塞封闭形成活塞腔，在活塞与管体的内壁之间为过盈配合，活塞在克服摩擦力之后能够在管体中形成轴向移动，活塞腔与压力传感装置的封闭油腔相通，并充满油液。本发明利用活塞移动间断性的特点，可用于准确有效地获取微小水压信号、突变差压信号，以及获取深水大压力信号。

Description

深海压力传感器及其应用
技术领域：
本发明涉及海洋测量及传感技术，特别涉及深海水下的大水压力测量及微小压力变化的测量。
背景技术：
深海压力传感器是水深测量的一种重要的传感器，水深测量的精度依赖于压力传感器的性能，只有既能测量出深海的大水压，又能测量出微小水压的压力传感器，才能获得水下机器人或潜水器等在深海中水深的准确位置。现有的压力传感器中国专利公开94112019.8提出了一种自动补偿静压的压力传感器，但由于利用了电磁阀，使得结构较复杂，且电磁阀在水深下也较难控制。中国专利公开02159057.5提出了一种水深压力的测量方法及其装置，但该发明利用了渗透板，在海洋水下的复杂环境中较难保证稳定的渗透率，利用了两个传感器使得结构尺寸可能较大，且该发明静压力的精度还依赖于传统的压力传感器，因而较难直接提高水深测量的精度。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种结构简单、性能可靠、能胜任深海任意水深水压测量的深海压力传感器及其应用。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
深海压力传感器，其特征是针对压力传感装置的封闭油腔，设置活塞机构，所述活塞机构由管体和活塞构成，管体的前端由所述活塞封闭形成活塞腔，在活塞与管体的内壁之间为过盈配合，活塞在克服摩擦力之后能够在管体中形成轴向移动，活塞腔与所述压力传感装置的封闭油腔相通，并充满油液。
以本发明深海压力传感器获取微小水压信号的方法，其特点是在微小水压变化下，活塞保持在管体内的原轴向位置不变，以压力传感装置中的力敏元件测得压力传感装置油腔内外压差信号即为被测信号。
以本发明深海压力传感器获取突变差压信号的方法，其特点是对于水压突变，活塞在管体中的轴向移动呈现滞后，压力传感装置油腔内部压力响应随之滞后，因滞后，压力传感装置油腔内部压力维持在原来值，以压力传感装置中的力敏元件受到突变水压的作用力，获得水压突变前后的差压信号。
以本发明深海压力传感器获取深水大压力信号的方法，其特点是对于水深大压力信号，活塞随着水深的加大而呈现间断性移动，对应于活塞的间断性移动，压力传感装置检测信号呈现波动性变化，获取整个水深变化中压力信号的波动峰值或零值的个数，根据活塞移动特性，计算得出大水压力及与其对应的基本水深值，结合传感装置实时的微小压力信号及与其所对应的较小的水深值，获得准确的大水压力值及与其所对应的的深水深度。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明传感器结构简单，在已有压力传感装置的基础上极易实施。
2、本发明针对同一只传感器基体，其量程可以通过对活塞的最大静摩擦力的不同设置而自由选择，在压力传感装置本身精度并不高的条件下，可以获得精度较高的大水压力信号及深海水深值。
3、本发明可以获得在深水大压力下精度较高的压力突变的差压值。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明另一实施方式结构示意图。
图中标号：1压力传感装置、2管体、3活塞、4活塞腔、5油路、6封闭油腔。
具体实施方式：
参见图1，本实施例深海压力传感器是针对压力传感装置1的封闭油腔6，设置活塞机构，由管体2和活塞3构成，管体2的前端由活塞3封闭形成活塞腔4，在活塞3与管体2的内壁之间为过盈配合，活塞3在克服摩擦力之后能够在管体2中形成轴向移动，活塞腔4与压力传感装置1的封闭油腔6相通，并充满油液。
具体实施中，图1中所示的压力传感装置1与活塞机构为分体设置，在活塞腔4与压力传感装置1的封闭油腔6之间通过管路5相连通。
参见图2，具体实施中，压力传感装置1与活塞机构也可以为整体设置，压力传感装置1的封闭油腔6与活塞机构的活塞腔4即为同一腔体。
以本实施例传感器获取微小水压信号的方法：
利用活塞的间断性移动，在某一较小的压力变化范围内，活塞上所受到的压力不足以克服其最大静摩擦力，因而活塞保持在管体内的原轴向位置不变，压力传感装置的油腔内外形成压差，以压力传感装置中的力敏元件测得其油腔内外的压差信号即为与被测微小水压变化相对应的压力信号。
以本实施例传感器获取突变差压信号的方法：
当传感器外部水压发生突然变化时，对于水压突变，因克服摩擦力，活塞在管体中的轴向移动呈现滞后，压力传感装置油腔内部压力响应随之滞后，因滞后，压力传感装置油腔内部压力维持在原来值，以压力传感装置中的力敏元件受到突变水压的作用力，获得与水压突变相对应的差压信号。
以本实施例传感器获取深水大压力信号的方法：
因克服摩擦力的需要，活塞在管体中的移动呈现出间断性，在某一较小的水深范围内，作用在活塞上水压的合力小于或等于活塞的最大静摩擦力，活塞不移动，油腔内外形成压差；在水深变化超出某一范围，作用在活塞上水压的合力大于活塞的最大静摩擦力，活塞移动，传感器内外的压力趋于平衡；对于水深大压力信号，活塞随着水深的加大而呈现间断性移动，对应于活塞的间断性移动，压力传感装置检测信号呈现波动性变化，计算整个水深变化中压力信号的波动峰值或零值的个数，根据活塞移动特性，计算得出大水压力及与其对应的基本水深值，结合传感装置实时的微小压力信号及与其所对应的较小的水深值，获得准确的大水压力值及与其所对应的的深水深度。

Claims (6)

1、深海压力传感器，其特征是针对压力传感装置(1)的封闭油腔(6)，设置活塞机构，所述活塞机构由管体(2)和活塞(3)构成，管体(2)的前端由所述活塞(3)封闭形成活塞腔(4)，在活塞(3)与管体(2)的内壁之间为过盈配合，活塞(3)在克服摩擦力之后能够在管体(2)中形成轴向移动，活塞腔(4)与所述压力传感装置(1)的封闭油腔(6)相通，并充满油液。
2、根据权利要求1所述的深海压力传感器，其特征是所述压力传感装置(1)与活塞机构分体设置，在活塞腔(4)与压力传感装置(1)的封闭油腔(6)之间通过管路(5)相连通。
3、根据权利要求1所述的深海压力传感器，其特征是所述压力传感装置(1)与活塞机构为整体设置，压力传感装置(1)的封闭油腔(6)与活塞机构的活塞腔(4)为同一腔体。
4、一种以权利要求1所述传感器获取微小水压信号的方法，其特征是在微小水压变化下，活塞保持在管体内的原轴向位置不变，以压力传感装置中的力敏元件测得压力传感装置油腔内外压差信号即为被测信号。
5、一种以权利要求1所述传感器获取突变差压信号的方法，其特征是对于水压突变，活塞在管体中的轴向移动呈现滞后，压力传感装置油腔内部压力响应随之滞后，因滞后，压力传感装置油腔内部压力维持在原来值，以压力传感装置中的力敏元件受到突变水压的作用力，获得与水压突变相对应的差压信号。
6、一种以权利要求1所述传感器获取深水大压力信号的方法，其特征是对于水深大压力信号，活塞随着水深的加大而呈现间断性移动，对应于活塞的间断性移动，压力传感装置检测信号呈现波动性变化，获取整个水深变化中压力信号的波动峰值或零值的个数，根据活塞移动特性，计算得出大水压力及与其对应的基本水深值，结合传感装置实时的微小压力信号及与其所对应的较小的水深值，获得准确的大水压力值及与其所对应的的深水深度。
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