CN102944354B - 一种带有单向阀的高压无线压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有单向阀的高压无线压力传感器，金属底座前段通过螺纹接头与单向阀后端连接，接头处设有第一O型密封圈，单向阀前端接气源；金属底座后段内腔中有两层凸台，第一层凸台上依次放置第二O型密封圈、传感器芯片与无线输出芯片集成电路板及压紧尼龙垫圈，压紧尼龙垫圈与第二层凸台紧压，压紧尼龙垫圈后部是底座金属端盖；底座端盖的后端连接电池PVC保护套，电池PVC保护套中是电池，电池PVC保护套外部套一个尼龙棒外壳，电池PVC保护套与尼龙棒外壳之间是灌注的环氧树脂；尼龙棒外壳的前端与底座端盖连接、后端连接尼龙棒端盖，能承受较高的气体压力，气密性和抗冲击能力强，通过无线传输信号，工作可靠。

Description

一种带有单向阀的高压无线压力传感器

技术领域

本发明属于高压压力传感器，具体地说是一种能够在高低温（+60~－40℃）干扰环境下，在高速旋转下，对16Kg高压气体压力进行测量的传感器。

背景技术

现有技术中的高压传感器通常由一受力元件和一根弹簧，或由一个传感器和一个信号处理及显示装置构成，当高压气体在被测量管道内流动时，气体对受力元件产生一个作用力或压强，该作用力或压强通过相应力传递部件给传感器，并通过与传感器相连接的信号处理及显示装置将气体压力信息计算并显示出来。上述传感器的气体作用力通过受力元件和力传递元件传导，通常为有源24V供电和接触式信号传导，因此，无法保证压力信号在旋转设备上的可靠传递和有效工作，因而影响测量的准确性、可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的是针对现有高压气体压力传感器的缺陷，提出一种能够工作在旋转设备上、在+60~－40℃高低温环境下，准确性和可靠性都高的带有单向阀的高压无线压力传感器。 

本发明采用的技术方案是：包括一个金属底座和底座金属端盖，金属底座的前段通过螺纹接头与单向阀后端连接，接头处设有第一O型密封圈，单向阀前端接气源；金属底座的后段内腔中有两层凸台，第一层凸台上依次放置第二O型密封圈、传感器芯片与无线输出芯片集成电路板及压紧尼龙垫圈，压紧尼龙垫圈与第二层凸台紧压，压紧尼龙垫圈后部是底座金属端盖，底座金属端盖通过螺纹和尼龙垫片与金属底座固定连接；在金属底座与单向阀螺纹接头处设有用于进入气体的旁孔和用于开起单向阀的顶针螺钉；在底座端盖的中间开有用于传感器芯片与无线输出芯片集成电路板上引出线通过的通孔；底座端盖的后端连接电池PVC保护套，电池PVC保护套中是电池，电池PVC保护套外部套一个尼龙棒外壳，电池PVC保护套与尼龙棒外壳之间是灌注的环氧树脂；尼龙棒外壳的前端与底座端盖连接、后端连接尼龙棒端盖。

本发明具有以下几个主要优点：

1、本发明为无线测量操作，可随时测量流动高压气体压力，不会造成动平衡破坏，能够测量0~16Kg的连续压力变化，并通过无线传输信号，在远端接收测量数值。

2、采用能够在高低温环境下工作的5V电池供电，避免了在旋转机械上有源供电造成的系统可靠性差的缺点，电量持久。

3、本发明采用单向阀接气源的连接结构，使得整个传感器易拆卸和维护，不会使系统漏气。将绝压压力传感器芯片和无线输出芯片集成在同一个电路板上，使得传感器结构更加简洁，工作可靠。传感器芯片与无线输出芯片集成电路板的发射端与套接在高压段上的非金属壳体内的天线和供电电池利用环氧树脂封装，增强压力传感器的气密性和抗冲击能力。采用的绝压压力传感器芯片具有旋转角加速度测量功能，因此，能够在电路的控制程序编写上，使用程序唤醒技术，从而保证了传感器能够在低功耗下长时间工作。

4、本发明结构上采用两段式封装结构，第一段为高压段，将绝压压力传感器芯片和无线输出芯片集成的电路板封装在金属壳体内，以承受较高的气体压力，并利用导线将压力编码信号和电源接口从金属壳体内部引出；第二段为低压段，利用套接在高压段上的非金属壳体将压力编码信号天线和供电电池封装在内，并利用环氧树脂将壳体内空隙填充，增强压力传感器的气密性和抗冲击能力。

5、本发明耐高低温、能够承受16Kg以下的压力测量。不仅可用于船舶上高压气体的测量，还可用于大型矿山运载车辆等载重量巨大的运载工具的轮胎内高压气体的测量，还可用于挖泥船的泥浆泵和柴油机的离合以及各种气体压力测量系统，以及可用于化工油气领域内高压气体的测量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的结构剖视图；

图中：1.单向阀；2.O型密封圈；3.金属底座；4.O型密封圈；5.传感器芯片与无线输出芯片集成电路板；6.压紧尼龙垫圈；7.底座金属端盖；8.电池PVC保护套；9.尼龙棒外壳；10.海绵；11.尼龙棒端盖；12.尼龙垫片；13.顶针螺钉；14.电池。

具体实施方式

本发明包括一个金属底座3和底座金属端盖7，金属底座3由正六边型金属材通过车削加工而成，分为前、中、后三段，其中：前段上设有螺纹接头，通过螺纹接头与单向阀1后端连接，在接头处安装O型密封圈2，通过O型密封圈2使单向阀1与金属底座3之间的气压密封；单向阀1前端接气源。中段外部为正六角螺母头结构，后段外部为带有外螺纹的圆柱体，后段内腔中有两层凸台，第一层凸台上放置O型密封圈4，O型密封圈4后端面上放置传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5，传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5后端面上放置压紧尼龙垫圈6，压紧尼龙垫圈6同时与金属底座3后段内腔中的第二层凸台压紧在一起，压紧尼龙垫圈6后部是底座金属端盖7，底座金属端盖7通过螺纹与金属底座3固定连接，连接处安装尼龙垫片12，连接时压紧尼龙垫片12，形成高压密封部分。 

在金属底座3与单向阀1螺纹接头内开有一个中心孔和一个旁孔，其中：中心孔中拧入相应的螺钉作为顶针螺钉13开起单向阀1，旁孔用于使高压气体进入后，传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5上的压力传感器芯片能够感受压力信号。

底座端盖7为圆柱形金属型材车削而成，内径与压紧尼龙垫圈6的内径一致，具有内外螺纹，中间有通孔，从传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5上引出的发射天线、电路工作电源线、电路数据线从此通孔引出。

底座端盖7的后端连接电池PVC保护套8，灌注环氧树脂置底座端盖7部位。电池PVC保护套8中安装电池14。电池PVC保护套8外部套一个尼龙棒外壳9，在电池PVC保护套8与尼龙棒外壳9之间灌注环氧树脂，直至电池PVC保护套8口的上边缘，使留出的电路工作电源线和电路数据线接线插座超过环氧树脂封装液面。在电池14的两极焊接有电源线，电源线的另一端安装插头，插入留在封装环氧树脂液面上的插座内，为电路工作供电。尼龙棒外壳9的前端与底座端盖7连接，尼龙棒外壳9通过内螺纹与底座端盖7外螺纹配合拧紧。将从底座端盖7中间通孔引出的传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5上发射天线、电路工作电源线、电路数据线绕电池PVC保护套8盘旋，留出电路工作电源线和电路数据线接线插座。尼龙棒外壳9的后端安装尼龙棒端盖11，为防止工作时电池14在电池PCV保护套8内串动，在尼龙棒端盖11与电池14后端之间放置海绵10，尼龙棒端盖11通过内螺纹与尼龙棒外壳9上端的外螺纹连接将电池14封装在非金属低压段内。 

电池14为采用可在+60~－40℃正常工作的军用电池，电量持久。传感器芯片与无线输出芯片集成电路板5上的发射电路利用压力传感器的角加速度测量功能，采用角加速度变换信号发射唤醒功能编码程序，可使传感器长时间工作一年以上电量也不耗尽。采用了基于传感器信号编码技术的无线传输方法，使得压力信号可直接通过编码转化为电信号，通过无线传输到外部的接收器，转化为数字信号，显示测量数据。

本发明除用于旋转机械上测量压力信号外，还可以使用在非旋转的测量系统中，用于压力系统的人工巡检。适用于16Kg以下的压力测量，整个传感器除压力腔外，整体设计成固态实心结构，非金属尼龙棒外壳9结构具有一定的绝热特性，可以有效的保护供电电池在+60~－40℃的恶劣环境下正常工作，使本发明能够在工作环境恶劣，大脉动或强冲击的高压条件下保持平稳可靠的工作。

Claims (2)

1.一种带有单向阀的高压无线压力传感器，包括一个金属底座（3）和底座金属端盖（7），其特征是：金属底座（3）的前段通过螺纹接头与单向阀（1）后端连接，接头处设有第一O型密封圈（2），单向阀（1）前端接气源；金属底座（3）的后段内腔中有两层凸台，第一层凸台上依次放置第二O型密封圈（4）、传感器芯片与无线输出芯片集成电路板（5）及压紧尼龙垫圈（6），压紧尼龙垫圈（6）与第二层凸台紧压，压紧尼龙垫圈（6）后部是底座金属端盖（7），底座金属端盖（7）通过螺纹和尼龙垫片（12）与金属底座（3）固定连接；在金属底座（3）与单向阀（1）螺纹接头处设有用于进入气体的旁孔和用于开起单向阀（1）的顶针螺钉（13）；在底座金属端盖（7）的中间开有用于传感器芯片与无线输出芯片集成电路板（5）上引出线通过的通孔；底座金属端盖（7）的后端连接电池PVC保护套（8），电池PVC保护套（8）中是电池（14），电池PVC保护套（8）外部套一个尼龙棒外壳（9），电池PVC保护套（8）与尼龙棒外壳（9）之间是灌注的环氧树脂；尼龙棒外壳（9）的前端与底座金属端盖（7）连接、后端连接尼龙棒端盖（11）。

2.根据权利要求1所述的一种带有单向阀的高压无线压力传感器，其特征是：尼龙棒端盖（11）与电池（14）后端之间设有海绵（10）。