CN100580405C

CN100580405C - 管压传感器

Info

Publication number: CN100580405C
Application number: CN200810102106A
Authority: CN
Inventors: 张小明; 刘建敏; 安钢; 乔新勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2028-03-18
Also published as: CN101241032A

Abstract

本发明提供一种结构合理、安装方便可靠、体积小巧，适合于现场空间紧凑的油管压力测试的外卡式ICP型管压传感器。传感器的基本工作原理为压电效应，传感器适用于动态压力测试。所述的管压传感器，由传感器体、传感器壳体、调理模块组成；传感器体由压电晶体、内置电路放大器、信号输出端、受力面组成；传感器壳体上有紧固螺栓、锁紧螺帽和人字形的定位压块；传感器体与传感器壳体之间由螺纹连接，并用胶粘接；调理模块包括恒流源和外部放大电路。本发明提供的管压传感器，灵敏度为1000mV/N、100mV/N；量程为5N、50N；测试管径为柴油机高压油管用传感器为Φ6～Φ8，液压油管用传感器为≤Φ22、≤Φ35。

Description

管压传感器

技术领域

本发明涉及一种油管内动态压力测量仪器，特别是一种测量柴油机高压油管和液压油管压力波的管压传感器。

背景技术

众所周知，燃油喷射系统工作过程的好坏直接影响着柴油机的功率、排放、燃油经济性和工作可靠性等性能，其严重故障会导致柴油机失去工作能力。因此，从上世纪70年代开始，科研人员就在柴油机燃油喷射系统故障诊断方面开展了大量的工作。通过分析高压油管压力波形识别燃油喷射系统故障和计算供油相关参数是一种比较直观的方法。另外，随着液压技术的迅猛发展，液压系统故障诊断工作也日益重要，不解体测量液压管路压力变化是识别液压系统工作状态的一种重要方法。当前，对于管压测试的需求日益增加，要求也日益提高。因此，研制使用方便、性能可靠、测试准确的管压传感器具有重要的实际意义。目前，管压的测试方法主要有以下几种：接头法、粘贴法、小孔法、外卡法等。由于打孔和接三通的方法在现场检测中无法实现，所以采用外卡法间接测取管压已成为一种简单实用的方法。目前常见的一种外卡式压力传感器，采用了压电薄膜探测技术，直接夹在管外壁上，配上前置放大显示仪，显示压力值，输出4-20mA、1-5VDC、0-5VDC的标准信号。从结构上看，该传感器所测油管管径必须与传感器完全一致，对油管外表面的光洁度和形状要求较高，而且由于自身体积较大，对安装空间有一定的要求，不利于实车测试。另外，需要配备电荷放大器和滤波器使用。

综合分析，目前的管压传感器一般存在的问题是：1、卡持不够方便，对被测油管要求较高；缺乏灵活性：一种传感器只能测试一种管径的油管，柴油机常用管径为Φ6、Φ7、Φ8，液压油管管径则从Φ6～Φ35各种尺寸都有，这样，就需要大量不同型号的传感器，造成极大浪费。2、外形尺寸较大，不适合空间狭小处油管压力的测试。传感器需要配备高性能电荷放大器和滤波器才能使用，而且参数调节比较复杂，不具有普及性，也不利于实车现场使用。由于外置滤波器的设置存在一定局限，导致测试波形滤波不够完善，会影响到后续数据的分析与特征提取。3、在紧固方式上，有的传感器紧固方式不合理，传感器易松动、脱落；有的传感器对锁紧拉杆的刚度要求较高，刚度过高过低都会影响传感器的使用。4、卡持定位不具有唯一性，油管变形的径向力就不能直接作用在传感器的受力面上，导致测试结果的偏差。

针对上述问题，本发明提供一种结构合理、安装方便可靠、体积小巧，适合于现场空间紧凑的油管压力测试的外卡式ICP(Integrated CircuitPiezoelectric)型管压传感器。传感器的基本工作原理为压电效应，内置有微型放大电路，采用二线的方式工作，传感器适用于动态压力测试。

发明内容

一种管压传感器，由传感器体、传感器壳体、调理模块组成，所述传感器体由压电晶体、内置放大电路、信号输出端、传感器受力面组成；传感器壳体上的紧固螺栓上有两个螺栓头，还有一个锁紧螺帽；传感器壳体上的紧固螺栓有一个与之滑动连接的定位压块，定位压块的底面呈人字形；传感器体与传感器壳体之间由螺纹连接，并用胶粘接；调理模块包括恒流源和外部放大电路。

本发明的管压传感器采用高灵敏度压电晶体作为弹性元件，可以测取油管管壁的微小变形；采用内装集成电路放大器的方式设计传感器，省去电荷放大器，具有抗干扰能力强、安装方便、使用简单的特点；采用24V_DC、4mA恒流源给传感器供电，恒流源供电取自车载电瓶，便于现场使用；传感器采用外卡方式测量管压，无需破坏被测部件结构，实现了不解体检测；卡持定位采用三角形内切油管的定位方式，定位具有唯一性，而且适合不同管径的油管或者表面光洁度差的油管；在紧固方式上，主要采取两项措施：一是紧固螺纹采用0.75的细牙，二是增加锁紧螺帽。另外，为了方便使用，紧固方式设计成手拧和扳手均可的结构；采用了数字滤波技术，这样不仅节省了硬件费用，而且滤波范围更宽，使得波形更加准确。

附图说明

图1是管压传感器结构图；

图2是传感器及恒流源信号调理模块电路图。

图1中，1、2紧固螺栓头，3锁紧螺帽，4紧固螺栓，5定位压块，6被测油管，7传感器受力面，8传感器壳体，9传感器体，10信号输出端。

图2中，11恒流源，12压电晶体，13内置放大电路，14外部放大电路。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，传感器壳体8为“匚”形，上端有一个可以旋入紧固螺栓4的螺孔。紧固螺栓4有一个紧固螺栓六方螺栓头1和一个外圆滚花的紧固螺栓圆形螺栓头2，紧固螺栓上还有一个六方锁紧螺帽3。紧固螺栓4的底端有一个深孔，倒“T”形的定位压块5滑配合装在其中。定位压块5的“人”字形底面与传感器受力面7构成三角形定位卡在被测油管6上。传感器体装在传感器壳体8的下部，传感器体9与传感器壳体8之间由螺纹连接，并用胶粘接。信号输出端10将测试信号输出。使用时，首先将管压传感器卡持在被测油管6的合适位置(比如：柴油机高压油管喷油泵端或者喷油器端)上，拧紧紧固螺栓4，然后拧紧六方锁紧螺帽3，连接信号线到恒流源11(参见图2)，将恒流源11输出连接到数据采集卡，打开电源即可开始测试。

管压传感器的工作原理：被测油管6管壁在动态压力作用下发生径向变形，该变形经由传感器受力面7作用在压电晶体12上，根据压电效应产生电荷增量。电荷增量直接由传感器内置放大电路13转换为电压信号。内置放大电路13的工作电压由电源E供给，通过恒流源11方式供电路工作。同时A点也是信号输出端10，直接输出为电压信号，以二线的方式工作。外部放大电路14，可以根据需要将相应的信号增大。

本发明提供的管压传感器，灵敏度为1000mV/N、100mV/N；量程为5N、50N；激励电压为12～30V_DC；持续工作时间≥10小时；传感器体长度≤5Φ油管；测试管径：柴油机高压油管用传感器为Φ6～Φ8，液压油管用传感器为≤Φ22、≤Φ35。

Claims

1、一种管压传感器，由传感器体(9)、传感器壳体(8)、调理模块组成，其特征在于传感器体(9)由压电晶体(12)、内置放大电路(13)、信号输出端(10)、传感器受力面(7)组成；传感器壳体(8)上的紧固螺栓(4)上有两个螺栓头(1、2)，还有一个锁紧螺帽(3)；传感器壳体(8)上的紧固螺栓(4)有一个与之滑动连接的定位压块(5)，定位压块的底面呈人字形；传感器体(9)与传感器壳体(8)之间由螺纹连接，并用胶粘接；调理模块包括恒流源(11)和外部放大电路(14)。