CN100545583C - 一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，其特点是，在一壳体内组合封装有检测差压信号的差动电容膜盒式差压传感器；检测静压力信号的压阻式静压力传感器及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片三种传感器用来检测差压、压力、温度多种参数。具有外形小巧精致、重量轻、易于用常规方法制造的特点。在此基础上制造的各种不同功能的变送器可广泛应用于化工、石油、冶金、电站等部门，用于测量液体、气体和蒸汽的压力、液位、差压、流量等热工基本参数，可具有多种补偿特性，具有很好的发展空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用电容量变化的原理来检测差压(第一压力)信号，用压阻式应变原理来检测静压力(第二压力)信号，用数字量输出的高精度集成测温芯片来检测传感器本身及与之接触的介质温度的差压、压力、温度测量用多参数传感器，属于自动化仪表传感器领域。
背景技术
常规的传感器测量功能比较单一，一般为纯压力、纯温度、纯差压等形式，也可在上述传感器周围安装热敏电阻、半导体二极管等作为温度检测元件，用于传感器的温度补偿，但其缺点为温度测量的精度一般不高，测量温度的点与传感器之间存在间隙，因此与传感器的实际温度存在一定的差异，故传感器温度补偿的效果不十分理想。而达到本发明所能实现功能的多参数传感器通常都为采用半导体技术或微机械加工的方式来实现，其制造技术与经费投入是十分巨大的，一般的企业也难于承受，因此迄今国内的企业少有人问津。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有单一功能传感器难于满足用户现场实现多种参数检测及提高各种补偿效果的高要求的目的，提供一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器的实现方案。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，在一壳体内组合封装有检测差压信号的差动电容膜盒式差压传感器；检测静压力信号的压阻式静压力传感器及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片三种传感器用来检测差压、压力、温度多种参数，其特点是，所述的差动电容膜盒式的差压传感器置于壳体的下部圆形腔体内；所述的压阻式静压力传感器置于所述壳体上部，和差动电容膜盒式的差压传感器的正向受压端通过管道连通，管道内充灌有硅油，用于压力传递；所述的检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片被埋在差动电容膜盒的一个底座中，通过导热胶实现与底座间的热传导。
所述的差动电容膜盒置于壳体的下部圆形腔体内，它由两个圆形金属底座和一片圆形的弹性的金属感压膜片在三者的圆周边焊接而成，在金属底座中心置有有带孔的陶瓷芯，在金属底座与陶瓷芯之间熔有玻璃体且表面被磨成球面形状，球面上镀有金属电极，形成球形电极，经导线引出金属底座外，其中任何一个球形电极均可与中间的弹性金属感压膜片构成一个可变电容器，二个金属电极与中间的金属感压膜片构成测量差压用的差动电容膜盒式的差压传感器，差动电容膜盒内充满有传递差压与静压力信号的硅油。
所述的传感器全部采用焊接密封。
本发明的有益效果是：
1.将三种不同检测原理的敏感元件组合封装在一个通常小型传感器所使用的的金属外壳中，成为一个传感器组件，实现了用该组件可同时检测过程控制中的差压、压力、温度参数的目的，并且其机械尺寸与通常使用的小型传感器相同，因此便于配套安装使用于常规变送器中，有利于变送器的升级。
2.在差压传感器正向受压端内连接安装有压阻式的静压力传感器便于取得介质的压力参数，及对差压传感器进行精确的静压力补偿。
3.在差压传感器内部安装有温度传感器，便于取得介质的温度参考值，及对差压传感器进行精确的温度补偿。
4.采用全部焊接密封的方案，敏感部件的全部引出线在传感器壳体上部通过连接一个采用玻璃密封的引线脚端子将测量信号输出，在引线脚端子中心设置有可用于抽真空检漏和进行密封的端口(抽气管)，以便于检漏和将传感器壳腔内置于所需的压力(真空或常压)状态，并可以通过密封头加以密封。
本发明采用电容量变化的原理来检测差压(第一压力)信号，用压阻式应变原理来检测静压力(第二压力)信号，用专用数字化输出的高精度集成测温芯片来检测传感器本身及与之接触的介质温度的一种多参数传感器，具有外形小巧精致、重量轻、易于用常规方法制造的特点。在此基础上制造的各种不同功能的变送器可广泛应用于化工、石油、冶金、电站等部门，用于测量液体、气体和蒸汽的压力、液位、差压、流量等热工基本参数，可具有多种补偿特性，具有很好的发展空间。
附图说明
图1为本传感器结构示意图。
具体实施方式
一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，由图1所示，其特点是，在壳体36内组合封装有检测差压信号的差动电容膜盒式的差压传感器41；检测静压力信号的压阻式静压力传感器7及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片31，三种传感器用来检测差压、压力、温度多种参数。以上所述的差动电容膜盒式的差压传感器置于壳体36的下部圆形腔体内，它由两个圆形金属底座14、28和一片圆形的弹性的金属感压膜片19在三者的圆周边焊接形成的焊接环(焊缝)21连接在一起，在两底座中间置有有带孔的陶瓷芯15，在两底座与陶瓷芯之间熔有的玻璃体16、27，且其表面被磨成球形状，球面上镀有金属电极17、29，形成球形电极，经导线11、30引出底座外，其中任何一个球形电极均可与中间的弹性金属感压膜片19构成一个可变电容器，二个金属电极17、29与中间的金属感压膜片19构成测量差压用的差动电容传感器，在该差动电容传感器内充满有传递差压与静压力信号用的硅油13、25。
所述的压阻式静压力传感器7置于所述壳体36上部，通过引压管8和差动电容传感器正向受压端向连接，本实施例中压阻式静压力传感器7采用了小型的压阻式的测量芯片，将静压力信号转换为桥路电阻变化，便于取得介质的压力参数，精度达±0.1％。
所述的检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片31被埋在差动电容膜盒的一个金属底座28中，通过导热胶33实现与底座间的热传导，本实施例中测温芯片采用DS1820系列测温芯片，能将温度信号直接转换为数字信号输出，精度达±0.5℃。
根据上述的二个金属电极17、29与中间的金属感压膜片19构成的测量差压用的差动电容传感器两侧各有一个圆形的圆环10、23和圆形的带由波纹的隔离膜片12、26，通过圆周的焊接与底座连接在一起形成两个圆周形的焊接环(焊缝)9、35，整个差动电容膜盒安装在传感器壳下部的圆形腔室中，差动电容的右侧与传感器壳36的腔室通过焊接环(焊缝)18焊接在一起，左侧通过焊环22、经焊接环24、34(焊缝)与壳体36焊接形成整体。
本发明传感器采用全部焊接密封，所述的差动电容式差压传感器，检测静压力信号的压阻式静压力传感器及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片三种传感器的全部引出线4、5、6在传感器壳体上部通过连接一个采用密封玻璃37的引线脚端子38将测量信号输出，该引线脚端子外圆周通过焊接与传感器壳体连接在一起，形成一个焊接环(焊缝)1，在引线脚端子38中心设置有空心的管状供抽真空的端口(抽气管)39，以便于检漏和将传感器壳内腔内置于所需的压力(真空或常压)状态，并通过密封头40加以密封，图中2表示为引线脚，3表示为引线焊接头。
Claims (4)
1、一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，在一壳体内组合封装有检测差压信号的差动电容膜盒式差压传感器；检测静压力信号的压阻式静压力传感器及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片三种传感器用来检测差压、压力、温度多种参数，其特征在于，所述的差动电容膜盒式的差压传感器置于壳体的下部圆形腔体内；所述的压阻式静压力传感器置于所述壳体上部，和差动电容膜盒式的差压传感器的正向受压端通过管道连通，管道内充灌有硅油，用于压力传递；所述的检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片被埋在差动电容膜盒的一个底座中，通过导热胶实现与底座间的热传导。
2、根据权利要求1所述的一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，其特征在于，所述的差动电容膜盒式的差压传感器置于壳体的下部圆形腔体内，它由两个圆形金属底座和一片圆形的弹性的金属感压膜片在三者的圆周边焊接而成，在底座中心置有有带孔的陶瓷芯，在底座与陶瓷芯之间熔有玻璃体，且其表面被磨成球面形状，在球面上镀有金属电极，形成球形电极，经导线引出底座外，其中任何一个球形电极均可与中间的弹性金属感压膜片构成一个可变电容器，二个金属电极与中间的金属感压膜片构成测量差压用的差动电容膜盒式的差压传感器，差动电容膜盒的腔室内充满有用于传递差压与静压力信号的硅油。
3、根据权利要求2所述的一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，其特征在于，所述的差动电容传感器两侧有各有一个圆形的圆环和圆形的带由波纹的隔离膜片，通过圆周的焊接与底座连接在一起形成两个圆周形的焊接环，整个差动电容敏感元件安装在传感器壳下部的圆形腔室中，差动电容的左侧与腔室焊接在一起，右侧通过焊接焊环与壳体形成整体。
4、根据权利要求1所述的一种差压、压力、温度同时测量用多参数传感器，其特征在于，传感器采用全部焊接密封，所述的差动电容膜盒式差压传感器，检测静压力信号的压阻式静压力传感器及检测传感器本身及与之接触的介质温度的数字量输出的高精度集成测温芯片三种传感器的全部引出线在传感器壳体上部通过连接一个采用玻璃密封的引线脚端子将测量信号输出，该引线脚端子外圆周通过焊接与传感器壳连接在一起，形成一个焊接环，在引线脚端子中心设置有空心的管状供抽真空的端口，以便于检漏和将传感器壳内腔内置于所需的压力状态，并通过密封头加以密封。
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