CN101644615B - 一种可变管径夹持式压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电式可变管径夹持式压力传感器。它由传感器主体、夹持环、敏感体、基座、夹紧装置、信号输出装置六部分组成，所述中的感应压力的装置利用电荷可以叠加的原理，传感器以一定的预紧力卡夹在柴油发动机喷油泵与喷嘴之间的高压油管上，当发动机点火燃烧时，油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀，从而挤压传感器敏感体产生电荷输出，其输出电荷经特制的差分电荷放大器转换放大后供二次仪表采集分析；两个制作完全一致的压力敏感单元伴随高压油管一起振动时，因振动导致压电敏感元件与高压油管之间的预紧力将一个增大，另一个减小，两者输出电荷大小相同，极性相反，电并联输出为零，即传感器的输出与发动机的振动干扰无关其输出只与喷射压力成唯一线性关系。这样就可以提高压力传感器的频响、减小体积结构、具有大过载、量程线性范围宽、抗振动、抗冲击干扰的特点。该压力传感器可应用于舰用、坦克燃油发动机喷射压力测量及转速无损检测测量。

Description

一种可变管径夹持式压力传感器

技术领域：

本发明涉及一种压力传感器，更具体地说，本发明涉及一种压电式可变管径夹持式压力传感器。

背景技术：

本发明的压电式可变管径夹持式压力传感器采用压电效应原理，工作时，传感器以一定的预紧力卡夹在燃油发动机喷油泵与喷嘴之间的高压油管上，油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀，从而挤压传感器敏感体产生电荷输出。现有技术中，可以采用环形式压电压力传感器和应变式压力传感器进行该压力的测量，专利ZL200630027325.5描述了一种环形压电夹持式压力传感器，该传感器采用压电效应原理，主要由夹持环、敏感体、基座、夹紧装置、信号输出装置五部分组成，分为两个上下对称的压力敏感单元，它的优点是动态特性较好，也具有较高的稳定性和灵敏度，但由于该类传感器结构设计上的特点，存在以下几方面的不足：传感器对测量管径的尺寸规格及配合公差要求严格，否则会导致较大的测量误差；一种规格只能匹配一种管径，对用户而言，非常不经济；对横向、纵向振动干扰补偿不够完善。应变式压力传感器是由弹性元件、应变计、外壳及其各补偿电阻等部件组成，它具有精度高、价格便宜等优点，而其缺点是非线性较大，输出信号微弱，抗干扰能力差。随着我国军事训练的日益频繁和军工事业的不断发展，一些已经装备部队多年的舰船、坦克都面临年久失修和更新换代的问题，如何发挥现有装备的剩余价值、减小事故发生率，客观准确的检测与及时维修必须先行。本发明所涉及的可变管径夹持式压力传感器通过创新结构与外卡式安装，彻底解决了上述现有技术的不足，可方便实现多规格管径的内燃机喷射动态压力及转速测量。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，采用高稳定压电陶瓷材料的正压电效应技术，提供一种高频响与小体积结构、大过载、量程线性范围宽、抗振动、抗冲击干扰的测量燃油发动机喷射压力传感器。

本发明通过下述技术方案予以实现。

本发明的压电式可变管径夹持式压力传感器采用高稳定压电陶瓷材料的正压电效应制作而成，主要由传感器主体、夹持片、敏感体、基座、夹紧装置、信号输出装置六部分组成，分为两个上下对称的压力敏感单元；粘合剂的配制是采用将环氧树脂与银粉按一定比例配制而成，它具有粘接力强、导电率高(电阻0.03Ω～0.05Ω)的特点；方形压电材料产生的电荷通过电极和被测高压油管引出；传感器主体的外形可根据需要加工成多种形状。

将环氧树脂掺银粉胶均匀涂于一块方形压电材料的两面，将压电材料的负极面与传感器上压块的V形槽一面对齐粘合；按上述的方法，将其它三块压电材料的负极面与传感器上压块、传感器下压块的V形槽的其它面对齐粘合。

将夹持片粘贴于传感器上压块已形成V形槽的压电材料的内面位置；并按同样的方法将另一块夹持片粘贴于传感器下压块已形成V形槽的压电材料的内面位置。

将螺栓绝缘帽内孔涂上环氧树脂掺银粉胶，并与螺栓一端紧密贴合。

利用螺栓、夹块、铆钉、专用夹具将粘胶后的两个传感器压块进行组合，将螺栓旋紧，并放入老化试验箱进行固化处理，固化完毕后，待实验箱内的温度冷却至室温时取出，并将传感器与夹具分离。

将弹簧套入螺栓，再将螺栓旋入夹块螺纹孔内，使螺纹头旋出夹块孔面0.5～1.0mm；将专用模具套上螺纹头，用钉锤轻轻敲击模具，使螺纹头发生轻微物理变形，形成螺纹反扣，使螺杆不能从夹块孔中旋出；并按上述同样的方法，将另一侧对应的弹簧、螺栓、夹块装配好。按正反方向及配合顺序，先将铆钉穿入夹块上孔、传感器上压块孔内，置于铆钉工具上，将二者铆接；按同样的方法，将另一铆钉、夹块下孔、传感器下压块装配好；再将铆钉穿入卡帽并套入弹簧，再穿入夹块、传感器下压块孔内，用同样的方法装配好。

本发明利用电荷可以叠加的原理，以一定的预紧力将传感器夹持在柴油发动机喷油泵与喷嘴之间的高压油管上，当发动机点火燃烧时，油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀，从而挤压传感器敏感体产生电荷输出，其输出电荷经特制的差分电荷放大器转换放大后供二次仪表采集分析；两个制作完全一致的压力敏感单元伴随高压油管一起振动时，因振动导致压电敏感元件与高压油管之间的预紧力将一个增大，另一个减小，两者输出电荷大小相同，极性相反，电并联输出为零，即传感器的输出与发动机的振动干扰无关，其输出只与喷射压力成唯一线性关系；采用这种结构及工作原理制作的压电夹持式压力传感器结构简单、安装方便，适应管径范围宽(Ф6～Ф10)，本发明可广泛应用于军用柴油发动机喷射压力及转速无损检测测量。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

附图说明：

图1为本发明压电式可变管径夹持式压力传感器的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的压电式可变管径夹持式压力传感器由传感器主体、夹持片、敏感体、基座、夹紧装置、信号输出装置六部分组成，由上压块5、下压块10、压电材料7、压电材料07、夹持片6、夹持片16、夹块3、夹块11和卡帽(电极)9构成传感器主体；其中所述的卡帽(电极)9和夹持片6、夹持片16构成传感器的信号输出装置，卡帽(电极)9为正输出，夹持片6和夹持片16为负输出；方形压电材料7、方形压电材料07采用高稳定压电陶瓷，将环氧树脂掺银粉胶均匀涂于方形压电材料7的两面，将方形压电材料7的负极面与上压块5的V形槽相粘合；按上述方法，将其它三块方形压电材料7、方形压电材料07的负极面分别与上压块5、下压块10的V形槽的其它面相粘合；将夹持片6粘贴于上压块5已形成V形槽的方形压电材料7的内面位置，并按同样的方法将另一块夹持片16粘贴于下压块10已形成V形槽的方形压电材料07的内面位置。

将螺栓绝缘帽1内孔涂上环氧树脂掺银粉胶，并与螺栓4一端紧密贴合。

利用螺栓4、夹块3、铆钉8、专用夹具将粘胶后的两个压块5进行组合，将螺栓4旋紧，并放入老化试验箱进行固化24小时，然后放入恒温箱内，温度设定在60℃～80℃，固化3～4小时处理，固化完毕后，待实验箱内的温度冷却至室温时取出，并将传感器与夹具分离。

将弹簧2套入螺栓4，再将螺栓4旋入夹块3的螺纹孔内，使螺纹头旋出夹块3孔面0.5～1.0mm，将专用模具套上螺纹头，用钉锤轻轻敲击模具，使螺纹头发生轻微物理变形，形成螺纹反扣，使螺栓4不能从夹块孔中旋出；以上述同样的方法，将弹簧02、螺栓04、夹块11装配好。

按正反方向及配合顺序，先将铆钉12穿入夹块11上孔、上压块5孔内，置于铆钉工具上，将二者铆接；按同样的方法，将另一铆钉13、夹块11下孔、下压块10装配好；再将铆钉8穿入卡帽9并套入弹簧14，再穿入夹块3、下压块10孔内，用同样的方法装配好。

环氧树脂掺银粉胶的配制，即环氧树脂中所掺入的银粉的比例，是使其导电率电阻值在0.03Ω～0.05Ω；方形压电材料7和方形压电材料07产生的电荷通过卡帽9和被测高压油管引出；传感器主体的外形可根据需要加工成多种形状。

Claims (1)

1.一种压电式可变管径夹持式压力传感器，采用高稳定压电陶瓷材料的正压电效应原理，主要由传感器主体、夹持片、敏感体、基座、夹紧装置、信号输出装置六部分组成，分为两个上下对称的压力敏感单元；粘合剂的配制是采用将环氧树脂与银粉按一定比例配制而成，它具有粘接力强、电阻率高至0.03Ω～0.05Ω的特点；方形压电材料产生的电荷通过电极和被测高压油管引出；传感器主体的外形可根据需要加工成多种形状；将配置的粘合剂均匀涂于一块方形压电材料的两面，将压电材料的负极面与传感器上压块的V形槽一面对齐粘贴；按上述的方法，将其它三块压电材料的负极面与传感器上压块、传感器下压块的V形槽的其它面对齐粘贴；将夹持片粘贴于传感器上压块已形成V形槽的压电材料的内面位置；并按同样的方法将另一块夹持片粘贴于传感器下压块已形成V形槽的压电材料的内面位置；将螺栓绝缘帽内孔涂上配置的粘合剂，并将螺栓绝缘帽旋紧在螺栓顶端；利用螺栓、夹块、铆钉、专用夹具将上述的传感器上压块和传感器下压块进行组合，将螺栓旋紧，并放入老化试验箱进行固化处理，固化完毕后，待实验箱内的温度冷却至室温时取出，并将传感器与夹具分离；将弹簧套入螺栓，再将螺栓旋入夹块的螺纹孔内，使螺纹头旋出夹块的螺纹孔下表面0.5～1.0mm；将专用模具套上螺纹头，用钉锤轻轻敲击模具，使螺纹头发生轻微物理变形，形成螺纹反扣，使螺杆不能从夹块孔中旋出；并按上述同样的方法，将另一侧对应的弹簧、螺栓、夹块装配好；按正反方向及配合顺序，先将铆钉穿入夹块上孔、传感器上压块孔内，置于铆钉工具上，将二者铆接；按同样的方法，将另一铆钉、夹块下孔、传感器下压块装配好；再将铆钉穿入卡帽并套入弹簧，再穿入夹块、传感器下压块孔内，置于铆钉工具上，进行铆接。