CN101493102B - 用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备，该压力传感设备特别用于装配在流体振荡器型流量计上，该压力传感设备包括：压力孔(3)，其与测量电路(4)连接，以将音频信号发送至固定在测量腔(2)中的测量膜(1)上；变形传感器(5)，其感测该膜的变形且能够将它们转换为电信号；和电子放大器，其与该变形传感器(5)相关联，其特征在于：测量电路(4)包括防腐蚀和防爆炸保护装置(7，8，9)和过滤装置(9，10；11，12；13，2)，所述过滤装置用来过滤音频信号，以滤除这些信号的扰动频率。

Description

用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备
技术领域
本发明涉及一种用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备。 
更具体而言，这种设备可装配在流体振荡器型气体或液体流量计上，但也可用于其它类型的压力传感器，包括例如麦克风中的声压传感器。 
背景技术
在文献FR 2746147A中以示例的方式描述了在本发明范围内的静态流体振荡器类型。 
在这种流量计中，待测流体流过外壳(enclosure)，在外壳中产生湍流并且生成周期性压力振荡，其振荡频率与流体流量成比例。 
这些压力振荡与发生在乐器、特别是管乐器中的现象基本相似。 
实际上，在这样的乐器中，演奏者在呼吸时生成表示压力和流量变化的音频信号。 
这些信号的频率是可听的且具有较高振幅，这些信号具有由清晰的基频与许多谐频叠加产生的复杂波形。 
演奏者可以根据他所听到的来控制呼吸的流量和压力，进而使上述信号被自动调节以获得期望的音频。 
使静态流体振荡器型流量计在外壳中获得周期性压力振荡，其频率在较宽的频率范围上尽可能精确地与流过外壳的流体流量成比例。 
因此，测量和利用表示这些周期性压力变化的信号就能确定流过振荡器的流体流量。 
为了测量该流量，已经提出可以装备有热温度探测器的流体振荡器。 
实际上，流过振荡器的流体将这些温度探测器冷却，冷却速度与流体流速成比例，因此，对温度进行测量就能确定所探求的流量。 
然而，这种测量仅在液体的情况下可行，而不适用于气体，因为在气体情况下热变化太小。 
为了弥补这个缺陷并且使液体和气体的流量都能得到测量，已经提出可以装备有压力传感器，特别是定位在流体振荡器入口的两侧上的差压传感器的流体振荡器。 
所述压力传感设备示例性地包括： 
压力孔，其与测量电路连接，将表示待测压力变化的音频信号发送至测量膜上，具体来说，发送至固定在测量腔中的金属膜上，该膜在施加于其上的音频信号的作用下发生变形； 
变形传感器，其感应这些机械变形并且能够将它们转换为电信号；以及 
电子放大器，其与所述变形传感器相关联。 
在这种压力传感设备中，测量膜的一侧上没有任何元件能够被到达其高度的流体扰动；然而，该膜的第二侧装备有电气部件且电流流过所述电气部件，因此，所述膜不能与爆炸性或化学侵蚀性产品相容。 
因此，这种类型的压力传感设备能够用作相对压力传感器，用以测量施加在测量膜的无任何危险元件侧上的压力；然而，其不能用作差压传感器，因为在测量膜的两侧中的一侧上有电流流过，从而可能产生腐蚀现象以及更重要的是爆炸。 
为了克服此难点，已经提出可以背对背地安装两个相同的压力传感器，使得两个测量膜相对且仅仅使它们的无任何电气部件的表面与待测流体接触。 
然而，这样安装难以平衡两种压力测量，并且主要是难以获得稳定的零点和对称的信号。 
此外，在有爆炸性或者化学侵蚀性流体的情况下，这种系统变得非常复杂且因此昂贵和庞大。 
发明内容
本发明的目的在于，通过提出上述类型的压力传感设备来克服这些缺陷，这种压力传感设备能被用作解决平衡和零点稳定性问题的差压传感器。 
根据本发明，此设备还必须足够敏感，使其能够检测到1毫巴(mbar)量级的压力变化，然而，它体积较小且与传统的传感器相比其价格具有竞争力。 
出于这个目的，本发明提出一种适用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备，其特征在于，测量电路包括防腐蚀和防爆炸保护装置和用来过滤音频信号的过滤装置。 
由于通常在流体振荡器中压力变化的幅值非常小，其量级大约为1mbar，并且如在乐器中一样，在压力孔处获得并传输到测量电路中的信号由于清晰的基频与许多与扰动频率相应的谐频叠加而具有复杂的波形，在将信号施加到测量膜上之前必须尽可能地滤除扰动频率，因此，有必要通过这种过滤装置使得向变形传感器发送的音频信号精确且“清晰”，所述精确且“清晰”的信号随后能被容易地利用。 
根据本发明的一个优选技术方案，防腐蚀和防爆炸保护装置包括非常薄的保护膜，该保护膜可发生轻微弹性变形且由耐强腐蚀的材料制成。 
该膜被阻隔(block)在狭窄的保护腔内。 
有利地，这种膜由Kapton不锈钢或磷青铜制成，通常，该膜的厚度极小，其量级为0.01mm，而直径的量级为20mm，使得在再次发送在压力孔处获得的表示压力变化的音频信号时，压力信号基本上没有任何衰减。 
该膜在测量电路中、尤其在位于压力孔的沿音频信号传播方向下游附近的管中可能会意外产生非常大的压力变化，而为了保护该膜在压力变化非常大的情况下不被撕裂，将该膜安装在狭窄的保护腔内部，该保护腔通常为圆柱形且该膜被阻隔在其中。 
该保护腔能够将保护膜变形的最大位移限制在1mm量级。 
实际上，由于保护膜具有可轻微弹性变形的特性，在施加极高过压的情况下，保护膜展平抵靠在保护腔的壁上，因而阻止其发生变形而损害其弹性和机械特性。 
可以根据需要设置密封件来保证膜被很好地密封。 
然而，在正常的操作中，保护膜在保护腔内振荡且不与该腔的壁接触；因此，在测量电路的位于保护膜的沿这些信号传播方向的下游部分，在压力孔处获得的音频信号被完整地发送而基本上没有任何衰减。 
应当注意的是，为了避免这些音频信号衰减或扰动，必须使连接压力孔与保护腔的管具有较小的直径和较短的长度。 
根据本发明的另一个特别有利的优选方案，防腐蚀和防爆炸保护装置还包括保护管，该保护管安装在保护腔和保护膜的沿音频信号传播方向的下游处。 
根据本发明，该保护管的截面优选为0.3mm2量级，长度为7mm；设计形成防爆炸屏障且在发生爆炸的情况下用作阻火器，其能使气体喷射分层并膨胀冷却，因而阻止火焰蔓延至传感器的电气部件。 
防腐蚀和防爆炸保护装置的具体结构、特别是其设计符合欧洲标准EN 12874规定的“阻火器操作限制和性能要求(flame arresteroperating limits and performance requirements)”。 
此外，该保护管包括旁通道，其具有较小的直径且形成流体阻力，因此，该旁通道能够用作电路电阻。 
因此，保护管的该旁通道对应于过滤装置的一个主要元件，其能够使音频信号在通过变形传感器转换为电信号之前被过滤，以使扰动频率能够被滤除。 
实际上，根据本发明的一个优选技术方案，音频信号过滤装置包括至少一个赫尔姆霍茨型谐振器，其包括保护管的旁通道和用作谐振室的腔的组合，该腔连接在该旁通道的沿音频信号传播方向的下游处。 
这种谐振器是为技术人员所公知的，并且从电子学的观点符合低 通RC过滤器。 
该谐振器能够对发送到其上的音频信号进行特别高效的过滤，因为该谐振器对某些敏感频率进行高度放大，具体而言，谐振器的固有谐振频率较低，其被最大程度地增强。 
应当理解的是，根据待过滤频率的特性来确定用作谐振室的腔的尺寸，通常，该腔的容积为几mm3。 
根据本发明的另一个特别有利的方案，音频信号过滤装置包括至少两个连续安装在测量电路中的赫尔姆霍茨型谐振器，所述谐振器具有不同的固有谐振频率。 
串联地增加该第二赫尔姆霍茨型谐振器构成二级过滤，使得仅允许在测量腔的输入端获得的音频信号的基频通过，而大量地滤除扰动频率。 
应当注意的是，必须根据待测流体(液体或气体)的特性来对赫尔姆霍茨型谐振器的刚性腔和管的几何结构和尺寸进行适当的调节。 
在不可压缩流体的情况下，腔必须是可弹性变形的且有利地包括通过构造具有弹性的波纹管。 
根据本发明的另一种技术方案，测量腔通过测量通道与赫尔姆霍茨型谐振器中的一个连接，所述谐振器为安装在沿音频信号传播方向下游处的谐振器，使得测量通道与测量腔一起限定另一个赫尔姆霍茨型谐振器。 
因而，根据本发明的设备能够在三个不同的固有谐振频率处获得至少三个过滤级，这三个过滤级累加构成三级过滤，确保在所有扰动频率被滤除之后仅朝向测量膜传输音频信号的基频。 
因而，这样的过滤能够检测到低于1mbar的频率变化。 
根据本发明的另一种技术方案，三个赫尔姆霍茨型谐振器的固有频率被调节，使得它们的结合给出了适合于通过流体振荡器的腔产生的全部所需信号的带宽。 
包含在两个膜之间的容积如果存在，则可以填充高粘性液体(油)，使得振动现象被吸收。 
应当注意的是，可以根据所要实施的处理来增加或减少过滤的级数。 
还应当注意的是，根据本发明的设备可以被认为与人耳的结构相当，在人耳的结构中，在通过保护膜(鼓膜)封闭的耳廓中接收音频信号，该保护膜(鼓膜)在内耳中本身与听小骨和迷路相关联，所述迷路对应于充满液体的且在中央部分包含膜的管，该管被认为与根据本发明设备的滤声器相当。 
声波振动在该管中的传播通过沿管布置的压力传感器来检测，所述压力传感器由在不同频率回响的具有不同长度的细丝组成，以刺激听神经。 
根据本发明的另一种技术方案，测量膜包括可弹性变形的膜，其优选由硅制成，在其一个面上蚀刻电阻且优选安装惠斯登电桥，这些电阻中的至少一个感测膜的变形。 
当电流流过时，构成变形传感器的这些电阻能获得电信号，所述电信号表示在上游处滤除扰动频率之后发送给测量膜的音频信号。 
在放大之后，这些电信号构成特别清晰且精确的测量信号，所述测量信号能够容易地被微处理器处理。 
根据本发明的另一种技术方案，测量腔通过具有较小截面的出口通道与外部环境相连。 
有必要增加这种通道，在根据本发明的设备中，保护膜与测量膜之间的空间形成密封闭合的容积。 
实际上，在制造和装配此设备的过程中，可以向该闭合的容积中引入相对于外部大气压力的过压。 
此时，这种过压引起测量零点漂移。 
出口通道能通过在该闭合容积和大气之间形成持久泄漏，由此通过去除所述过压来弥补该缺陷。 
有利地，该出口通道的截面非常小，其量级为0.1mm2，而长度为几厘米，使得通过与待测信号的频率相关的最大时间常数相比较大的时间常数，抽空该过压。 
然而，该出口通道可致使大气水蒸气透入到测量腔内，因此必须加以避免。 
根据本发明，有利地，优选在出口通道的出口孔处装备具有允许 空气通过而阻止水分子通过特性的选择性多孔膜，优选PTFE基膜。 
当前，这种类型的膜被用于医疗应用中。 
应当注意的是，上述设备能够保证在压力传感器用于测量与主要施加在测量膜的一侧上的外部大气压力相比的相对压力变化的情况下，其结果是令人满意的。 
然而，根据本发明的一种优选技术方案，压力传感设备包括两个压力孔，所述两个压力孔与两个相同的且在包含测量膜的测量腔的任一侧上对称连接的测量电路连接，以形成差压传感器。 
应当注意的是，在这种差压传感器中，出口通道必须包括两个分支，以使测量膜的两侧直接与大气相连并且连续地平衡过压，从而避免测量持久地不平衡。 
根据上述内容，实现本发明目的的差压传感设备满足下列要求： 
其特别灵敏且能检测到1mbar量级的压力变化； 
其具有防爆性能； 
其感应部分不与待测流体接触以避免任何腐蚀问题； 
其包括滤声级且因此对所产生的频率干扰现象不敏感； 
压差测量是自动平衡的。 
附图说明
以下将参照附图、但不限于附图对压力传感设备的特征、即本发明的目的进行更加详细的描述，其中： 
图1为装配在适于测量气体流量的流体振荡器型流量计上的示例设备的示意图； 
图1a示出了与图1中所示设备的腔类似的腔，其适于测量不可压缩液体流量； 
图2是流体振荡器的一种实施方式的一个示例的分解透视图，其中，该流体振荡器装备有根据本发明的设备。 
具体实施方式
图1示意性地显示出振荡器的外壳I，待测流体在该外壳I中流动。 
参照图1，压力传感设备主要包括测量膜1和两个压力孔3、3′，其中，测量膜1固定在测量腔2中，两个压力孔3、3′位于外壳I的内部并且分别与测量电路4、4′连接，将表示待测压力变化的音频信号发送到膜1的两侧上。 
这两个测量电路4、4′完全相同并且对称地安装在测量膜1的两侧上。 
用粗线表示电路4，用较细的线表示另一个电路4′。 
出于简化的目的，在本说明书的下述内容中仅对电路4进行描述。 
测量电路4′包括与测量电路4中相应的元件X相同的元件X′。 
参照图1，测量膜1为由硅制成的可弹性变形膜。 
在膜的一个面上蚀刻示意性示出的安装有惠斯登电桥(Wheatstone-bridge)的一组电阻5，并且与电流供给电路连接。 
这些电阻中的至少一个能够感测测量膜1的变形。 
在外壳I中压力孔3处获得的音频信号在通过测量电路4之后被施加到测量膜1的未装备电阻5的一侧上。 
在压力孔3的下游处，所述电路4装备有串联安装的防腐蚀和防爆炸保护装置和过滤装置，在本说明书的下述内容中将对此进行更加详细的说明。 
测量膜1在由此施加到其上的音频信号的作用下发生机械变形。 
这些变形在惠斯登电桥5处被转换为表示音频信号的电信号。 
这些电信号随后被发送至与其相关联的电子放大器20。 
电子信号处理回路21包括自动校正过滤器，使得能够获得所需信息。 
参照图1，测量电路4包括从压力孔3处延伸的管6。 
管6较短且直径较小，从而不会干扰在压力孔3处获得的音频信号，该管6通向圆柱形的狭窄保护腔7，非常薄的保护膜8被阻隔在该保护腔7中。 
该膜8被制造使得音频信号从管6发送至具有较小尺寸的防爆保护管9，而音频信号基本上没有任何衰减，该防爆保护管9安装在管6的沿音频信号91传播方向的下游处。 
该保护管具有多种功能，第一功能在于能将音频信号传输至测量膜1。 
同时，该保护管9用作防爆和阻火屏障。 
此外，该保护管9包含旁通道92，其构成第一过滤级元件，用于过滤音频信号，将扰动频率从音频信号中滤除。 
保护管的旁通道92实际上为水压电阻器，其沿音频信号的传播方向与腔10相关联，其中，腔10用作在旁通道92的下游处连接的谐振室。 
管92与腔10的组合构成对应于谐振发声系统的赫尔姆霍茨型谐振器，其能够放大特定频率，且能够对发送到其上的音频信号进行有效过滤。 
参照图1，为了改进该过滤并确保测量电路4仅向测量膜1发送经滤除谐频而获得的信号的基频分量，赫尔姆霍茨型谐振器92，10增加了包括串联安装在第一赫尔姆霍茨型谐振器下游的第二赫尔姆霍茨型谐振器的第二过滤级。 
该第二赫尔姆霍茨型振荡器还包括小尺寸管11和第二腔12的组合，其中，管11构成水压电阻器，第二腔12用作在该管11的沿音频信号传播方向的下游处连接的谐振器。 
由此获得的二级过滤仅允许音频信号的基频的大部分通过。 
参照图1，在可压缩气体的情况下，可调节活塞101、121能够使腔10、12的容积发生变化，从而设置由此构成的赫尔姆霍茨型谐振器的固有谐振频率。 
参照图1a，在不可压缩液体的情况下，腔102、122由可调节的弹性波纹管制成，其中，借助调节螺钉103、123对波纹管进行调节。 
参照图1，第二赫尔姆霍茨型振荡器11、12通过另一个管13与测量腔2连接，该管13也对应于水压电阻器并由此与测量腔2组合而构成第三过滤级元件。 
包括管13和测量腔2的组件实际上是第三赫尔姆霍茨型过滤器，其能对来自外壳I的音频信号进行准第三次过滤，该音频信号在压力孔3处获得且经由测量电路4发送至测量膜1。 
应当注意的是，管9、11、13和腔10、12、2的尺寸非常小；腔的容积实际上小于1/2cm3，而管的长度小于10mm且它们的直径小于1mm。 
三个赫尔姆霍茨型过滤器的固有频率被调节，使得它们的结合给出适合于通过流体振荡器的腔产生的全部所需信号的带宽。 
此外，最终自动校正过滤进行自调节以允许该频带通过，以便在数字处理之前滤除在最终放大之前的背景噪声。 
参照图1，测量腔2在测量膜1的任一侧上在腔10处通过截面非常小(例如0.1mm2)的出口通道14与外部环境连通。 
该出口通道14装备有本身已公知且具有允许空气通过但阻止水分子通过的具体特征的选择性膜15。 
参照图2，流体振荡器包括青铜元件，其多个部分通过螺钉16彼此连接。 
待测流体沿箭头A的方向进入该振荡器且在流经外壳I之后沿箭头B的方向离开该振荡器。 
所述流体的非常少的部分在压力孔3、3′处被传输到压力传感设备中，该压力传感设备的不同元件的附图标记被指定与图1中的相同。 
密封件17在孔3、3′和包含测量膜1的测量腔2之间通过穿过包含保护膜8的保护腔7、7′和赫尔姆霍茨型振荡器9、10；11、12和9′、10′；11′、12来确保音频信号在测量电路中的整个传播路径上被密封。 

Claims (8)

1.一种用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备，所述传感设备包括：
压力孔(3)，其与测量电路(4)连接，将表示待测压力变化的音频信号发送至固定在测量腔(2)中的测量膜(1)上，所述测量膜(1)在施加于其上的音频信号的作用下发生变形；
变形传感器(5)，其能够感测机械变形并且能够将所述机械变形转换为电信号；和
电子处理单元，用于以电子方式处理与所述变形传感器(5)相关的电信号(20，21)，
其特征在于：
所述测量电路(4)包括：
第一，防腐蚀和防爆炸保护装置的组合，其包括：
能够发生轻微弹性变形的厚度约为0.01mm的非常薄的防腐蚀保护膜(8)，该防腐蚀保护膜由耐强腐蚀的材料制成并能够发送在所述压力孔(3)处获得的表示压力变化的音频信号，和
在音频信号传播方向上安装在所述保护膜(8)下游处的至少一个防爆保护管(9)，其被设计为阻止火焰蔓延并用作水压电阻器，和
第二，用来过滤音频信号的过滤装置，其包括至少一个赫尔姆霍茨型谐振器，所述谐振器包括所述保护管(9)的旁通道(92)和用作谐振室的腔(10)的组合，所述腔(10)在音频信号的传播方向上位于所述防腐蚀保护膜(8)的下游，所述谐振器的尺寸被设置成使得在将这些音频信号施加到所述测量膜(1)上之前滤除这些信号的扰动频率。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：
用于过滤音频信号的所述过滤装置包括至少两个连续安装在测量电路(4)上的赫尔姆霍茨型谐振器(92，10；11，12)，所述谐振器具有不同的固有谐振频率。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：
所述测量腔(2)通过测量通道(13)与所述赫尔姆霍茨型谐振器(11，12)中的至少一个连接，使得测量腔(2)限定有另一个赫尔姆霍茨型谐振器。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：
调节所述赫尔姆霍茨型共振器的固有频率，使得在其下游处获得用于全部所需音频信号的带宽。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：
所述测量膜(1)包括可弹性变形的膜，其由硅制成，在其一个面上蚀刻电阻(5)且安装惠斯登电桥，这些电阻中的至少一个感测所述膜(1)的变形，从而这些电阻能够感测压力。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：
所述测量腔(2)通过具有较小截面的出口通道(14)与外部环境相连，所述出口通道(14)通过防潮膜(15)封闭。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：
所述设备包括两个压力孔(3，3′)，所述两个压力孔(3，3′)与在包含测量膜(1)的测量腔(2)的两侧上对称连接的两个相同的测量电路(4，4′)相连，形成差压传感器。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述设备用于装配在静态流体振荡器型气体或液体流量计上。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201017351D0 (en) 2010-10-14 2010-11-24 Rolls Royce Plc Pressure indicator
GB201017353D0 (en) 2010-10-14 2010-11-24 Rolls Royce Plc Pressure indicator
GB2489191A (en) 2010-10-14 2012-09-26 Rolls Royce Plc Pressure indicator with an inlet pipe having a path length greater than its nominal length
KR101420330B1 (ko) * 2012-06-22 2014-07-16 삼성디스플레이 주식회사 플렉시블 표시 장치
CN102818069A (zh) * 2012-08-28 2012-12-12 哈尔滨工业大学 波纹管式压电液致动微流控伺服阀及其驱动装置
US9291517B2 (en) * 2014-02-24 2016-03-22 Kulite Semiconductor Products, Inc. Pressure sensor having a helmholtz resonator
CN103822752B (zh) * 2014-03-20 2015-10-21 武汉科技大学 一种模拟深水环境爆炸试验用容器的静压测试装置
CN105241775B (zh) * 2015-10-21 2018-01-12 北京石油化工学院 阻隔防爆材料抑爆性能检测设备及方法
US10429175B2 (en) * 2016-12-02 2019-10-01 Massachusetts Institute Of Technology Frequency-based detection of chemical expansion dynamics in thin films
DE102018119144A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-13 R. Stahl Schaltgeräte GmbH Druckentlastungseinrichtung und Gehäuse mit einer solchen
CN115406640A (zh) * 2022-08-26 2022-11-29 中国辐射防护研究院 一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986399A (en) * 1972-12-25 1976-10-19 Hitachi, Ltd. Filled-in-fluid and diaphragm type intermediate device for transmitting pressure
US4930357A (en) * 1986-11-21 1990-06-05 Allied-Signal Inc. Fluidic volumetric fluid flow meter
CN101000271A (zh) * 2006-01-10 2007-07-18 昆山双桥传感器测控技术有限公司 抗腐蚀的压力传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3559488A (en) * 1969-08-20 1971-02-02 Honeywell Inc Differential pressure measuring apparatus
IT1185212B (it) * 1985-07-09 1987-11-04 Kent Tieghi Spa Trasmettitore di pressioni di fluidi per atmosfere potenzialmente esplosive
US5094109A (en) * 1990-12-06 1992-03-10 Rosemount Inc. Pressure transmitter with stress isolation depression
US5287746A (en) * 1992-04-14 1994-02-22 Rosemount Inc. Modular transmitter with flame arresting header
US5583294A (en) * 1994-08-22 1996-12-10 The Foxboro Company Differential pressure transmitter having an integral flame arresting body and overrange diaphragm
US5614659A (en) * 1995-05-16 1997-03-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Pore-air pressure measurement device for use in high shock environments
FR2746147B1 (fr) * 1996-03-15 1998-05-22 Oscillateur fluidique comportant un obstacle a profil ameliore
US6715360B1 (en) * 2003-02-19 2004-04-06 Fisher Controls International, Llc Gauge pressure sensor for hazardous applications
GB2447691B (en) * 2007-03-23 2009-10-28 Schlumberger Holdings Flow measuring apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986399A (en) * 1972-12-25 1976-10-19 Hitachi, Ltd. Filled-in-fluid and diaphragm type intermediate device for transmitting pressure
US4930357A (en) * 1986-11-21 1990-06-05 Allied-Signal Inc. Fluidic volumetric fluid flow meter
CN101000271A (zh) * 2006-01-10 2007-07-18 昆山双桥传感器测控技术有限公司 抗腐蚀的压力传感器

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