CN104977123B - 差压式脉动压力传感器校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差压式脉动压力传感器校准装置，包括：内筒结构，其内部中空以构成一参考压力腔，内筒结构连接有一参考压力管；以及外筒结构，其套设于内筒结构的外侧，与内筒结构之间的空间构成一测量压力腔，外筒结构连接有一用于将测量压力腔与测量压力源连通的测量压力管，外筒结构具有供参考压力管通过以将参考压力腔与一参考压力源连通的第一通孔；内筒结构开设有若干安装孔，安装孔用于将传感器安装于内筒结构，并使传感器的参考压力端位于参考压力腔内，而使压力测量端位于测量压力腔内；外筒结构还具有供传感器的外接线延伸至外界的走线孔。本发明能够满足多只传感器同时进行静态校准，提高校准的效率。

Description

差压式脉动压力传感器校准装置

技术领域

本发明属于传感器测试技术领域，特别涉及一种传感器测量装置，更具体而言，本发明涉及一种差压式脉动压力传感器静态校准装置。

背景技术

压力分布测量是流体力学实验一项最基本的内容，它可以提供各测点所在位置的气动压力载荷，更进一步通过对各测点的压力进行面积加权积分，就可以得到研究对象整体所受的气动力和力矩。在实验研究中，有些实验项目要求得到动态的气动力时间历程，如果采用上述压力积分的方法，就要求各测点的压力时间历程必须是同步的，也就是要记录到同一瞬间各点的压力信号。虽然用动态天平也能测量动态的气动力，而且技术上已经比较成熟，但其应用还受到一些限制。有关脉动压力测量问题，例如测试和改善传压管道的频响特性，已有很多的研究，并取得了许多实用性的成果。目前采用脉动压力传感器作为测试手段被广泛的应用与航空航天、交通运输、水利等各个领域。

脉动压力信号的获取是由感受压力并将其转换为与压力成一定关系的电信号输出的传感器完成的，这就是所谓的脉动压力传感器。适合于获得脉动压力信号的传感器一般有两种形式：应变式压力传感器和压阻式压力传感器。应变式压力传感器在膜片上粘贴有应变片，四片应变片可以将脉动压力转换为电信号。压阻式压力传感器采用灵敏度高、线性度好的双岛硅膜片结构，运用双面对准光刻工艺，各向异性腐蚀微机械加工硅膜片等新技术，制造出性能优良的脉动压力传感器。

脉动压力传感器应用广泛，在试验中采用的传感器尺寸较小，数量较大，传感器校准比较麻烦，特别是差压式脉动压力传感器，它们的校准需要提供测量压力和参考压力，由于传感器本身参考压力钢管非常细，安装试验中极易造成损坏。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种差压式脉动压力传感器静态校准装置，以满足多只小载荷差压式脉动压力传感器同时校准的需求。

本发明的技术方案为：

一种差压式脉动压力传感器校准装置，包括：

内筒结构，其内部中空以构成一参考压力腔，所述内筒结构连接有一参考压力管；以及

外筒结构，其套设于所述内筒结构的外侧，与所述内筒结构之间的空间构成一测量压力腔，所述外筒结构连接有一用于将所述测量压力腔与测量压力源连通的测量压力管，所述外筒结构具有供所述参考压力管通过以将所述参考压力腔与一参考压力源连通的第一通孔；

所述内筒结构开设有若干安装孔，所述安装孔用于将所述传感器安装于所述内筒结构，并使所述传感器的参考压力端位于所述参考压力腔内，而使压力测量端位于所述测量压力腔内；

所述外筒结构还具有供所述传感器的外接线延伸至外界的走线孔。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述外筒结构是气密封的，所述内筒结构也是气密封的。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置，所述外筒结构包括：

外筒，其底部敞开，顶部连接有所述测量压力管；

外筒盖，其包括盖体和设置所述盖体上的凸台，所述盖体具有位于所述凸台外围的环形部分，当所述外筒盖盖合于所述外筒时，所述凸台进入至所述外筒的内部，所述外筒的下端部通过第一紧固件连接至所述环形部分，在所述凸台的外周壁与所述外筒的内壁之间以及所述外筒的下端部与所述环形部分之间均设置有密封结构。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述凸台的外周壁形成有两个第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内容设第一密封圈；所述外筒的下端部和所述环形部分之间设置有一密封垫片。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒结构包括：

内筒，其顶部敞开，底部连接有所述参考压力管；

内筒盖，其通过第二紧固件连接至所述内筒的上端部，从而封闭所述内筒的顶部，所述安装孔开设于所述内筒盖。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒的上端部开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内容设有第二密封圈。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述凸台为环形凸台，所述内筒嵌入至所述环形凸台的中间部分，并抵接于所述盖体，从而将所述参考压力管伸出至所述外筒结构的外侧，所述参考压力管的外壁形成有外螺纹，一螺母拧紧于所述参考压力管，以将所述内筒结构固定于所述外筒结构。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒的底面和所述盖体的内侧面之间涂抹有硅胶，所述安装孔填充有硅胶；所述走线孔填充有硅胶，以封闭所述走线孔。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置，还包括：

支座，其设置于所述外筒结构的底部外侧，支撑所述外筒结构。

优选的是，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述支座呈筒形，所述参考压力管位于所述支座的中间位置。

本发明的技术效果为：

本发明提供一种用于差压式脉动压力传感器静态校准的装置，能够满足小量程(5Psid以下)差压式脉动压力传感器校准的基本要求。

与现有的技术相比，本发明可以取得以下优点：

一、能够满足多只差压式脉动压力传感器同时进行静态校准，大大提高传感器校准的效率；

二、测量压力腔通过密封垫片和两组密封垫圈进行密封，能够达到较好的密封效果，有利于压力的精确测量；

三、参考压力腔的密封主要以硅胶为主，在达到密封效果的同时，保障传感器以及装置的拆装方便，不易损坏。

四、装置结构紧凑，布局合理，非常适合于小量程的差压式脉动压力传感器静态校准。

附图说明

图1为本发明的差压式脉动压力传感器校准装置剖面示意图；

图2为本发明的校准装置外筒示意图；

图3为本发明的校准装置外筒盖示意图；

图4为本发明的校准装置内筒示意图；

图5为本发明的校准装置内筒盖示意图；

图6为本发明的校准装置压力接头示意图；

图7为本发明的校准装置支座示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参阅图1，本发明提供了一种差压式脉动压力传感器校准装置，包括：内筒结构，其内部中空以构成一参考压力腔，所述内筒结构连接有一参考压力管；以及外筒结构，其套设于所述内筒结构的外侧，与所述内筒结构之间的空间构成一测量压力腔，所述外筒结构连接有一用于将所述测量压力腔与测量压力源连通的测量压力管，所述外筒结构具有供所述参考压力管通过以将所述参考压力腔与一参考压力源连通的第一通孔；所述内筒结构开设有若干安装孔，所述安装孔用于将所述传感器安装于所述内筒结构，并使所述传感器的参考压力端位于所述参考压力腔内，而使压力测量端位于所述测量压力腔内；所述外筒结构还具有供所述传感器的外接线延伸至外界的走线孔。

本发明通过引入外界压力产生两个压力腔——分别是代表待测压力的测量压力腔以及代表参考压力的参考压力腔，差压式脉动压力传感器的压力测量端和参考压力端分别置于两个压力腔中即可获得传感器校准数据。内筒结构提供了若干的安装孔，传感器安装于安装孔，从而实现了多个差压式脉动压力传感器同时进行静态校准，提高了校准效率。

图1示出了本发明一个实施例的内部剖面结构，该装置由外筒1与外筒盖2组成测量压力腔，由内筒3和内筒盖4组成参考压力腔，差压式脉动压力传感器7(以下也将差压式脉动压力传感器简称为传感器。)安装在内筒盖4上面，差压式脉动压力传感器7的外接线71如信号线、电源线通过外筒盖2上的信号线走线孔21引出到外面，以便传感器校准时供电和信号采集。

如图5所示，内筒盖4上设置数个差压式脉动压力传感器7的安装孔，传感器7的参考压力针脚72(即参考压力端)插入安装孔。如图1、图3和图5所示，差压式脉动压力传感器7的电源线、信号线通过外筒盖环形凸台上的走线孔21引出。

本发明中，外筒和内筒优选为圆筒形状，但可以为横截面为椭圆形、矩形等形状，只要使得在传感器两侧可以形成两个内部具有稳定压力的压力腔即可。

为叙述方便，本发明中将图1至图7中的左侧为顶部，右侧为底部，但不限制本发明只能上述图中所示出的或文字所表述的方位使用。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述外筒结构是气密封的，所述内筒结构也是气密封的。即对于外筒结构，只由测量压力管将测量压力源的压力导入至测量压力腔；对于内筒结构，只有参考压力管将参考压力源的压力导入至参考压力腔。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置，所述外筒结构包括：外筒，其底部敞开，顶部连接有所述测量压力管；外筒盖，其包括盖体和设置所述盖体上的凸台，所述盖体具有位于所述凸台外围的环形部分，当所述外筒盖盖合于所述外筒时，所述凸台进入至所述外筒的内部，所述外筒的下端部通过第一紧固件连接至所述环形部分，在所述凸台的外周壁与所述外筒的内壁之间以及所述外筒的下端部与所述环形部分之间均设置有密封结构。具体来说，如图1、图2和图3所示，其中外筒1和外筒盖2组成测量压力腔，外筒1的顶部开有第二通孔12，以便焊接安装压力接头5，外筒1的底部有六个螺纹孔11，用于通过螺栓25安装外筒盖2。压力接头5焊接在外筒1的顶部的第二通孔12处，如图1、图2和图6所示，外界测量压力通过压力接头5前端的测量压力管51就可以引入测量压力腔。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述凸台的外周壁形成有两个第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内容设第一密封圈；所述外筒的下端部和所述环形部分28之间设置有一密封垫片。外筒盖2与外筒1安装在一起需要满足密封的条件，如图3所示，在外筒盖2上设置两种密封装置，密封垫片24放置在外筒的下端部和外筒盖的环形部分之间，通过外筒盖2的安装螺栓25与外筒1的安装螺纹孔11紧固密封，第一密封圈22和第一密封圈23放置在外筒盖凸台的外周面，与外筒1下端的内壁形成密封。测量压力腔通过密封垫片和两组密封垫圈进行密封，能够达到较好的密封效果，有利于压力的精确测量。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒结构包括：内筒，其顶部敞开，底部连接有所述参考压力管；内筒盖，其通过第二紧固件连接至所述内筒的上端部，从而封闭所述内筒的顶部，所述安装孔开设于所述内筒盖。如图1、图3、图4和图5所示，内筒3和内筒盖4形成参考压力腔，内筒盖4和内筒3通过六个内筒盖螺栓31连接。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒的上端部开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内容设有第二密封圈。为了保证参考压力腔密封，在内筒3和内筒盖4之间放置内筒密封圈32。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述凸台为环形凸台，所述内筒嵌入至所述环形凸台的中间部分27，并抵接于所述盖体，从而将所述参考压力管伸出至所述外筒结构的外侧，所述参考压力管的外壁形成有外螺纹，一螺母拧紧于所述参考压力管，以将所述内筒结构固定于所述外筒结构。参考压力管34由外筒盖2中心第一通孔26中穿过，在外筒盖2外侧通过螺栓33拉紧固定。内筒3的外径与环形凸台的中间部分27的内径一致，增加内筒的稳定性。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述内筒的底面和所述盖体的内侧面之间涂抹有硅胶。安装时需要在内筒底面35上涂抹硅胶，以便测量压力腔和参考压力腔之间形成密封。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述安装孔填充有硅胶；所述走线孔填充有硅胶。为了测量压力腔与参考压力腔之间形成密封，传感器7的参考压力针脚72与内筒盖4上的安装孔需要填充硅胶。在走线孔21中填充硅胶，以便测量压力腔与外界密封。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置，还包括：支座，其设置于所述外筒结构的底部外侧，支撑所述外筒结构。支座6通过三个支座螺钉61安装在外筒盖外侧，如图1和图7所示，其功能是校准时能够保障整个装置平稳放置。

进一步地，所述的差压式脉动压力传感器校准装置中，所述支座呈筒形，所述参考压力管位于所述支座的中间位置。如果以大气压作为参考压力时，支座6可以形成一个比较稳定的参考压力腔，该参考压力腔与内筒结构的参考压力腔连通，有利于传感器校准。

综上，本发明提供一种用于差压式脉动压力传感器静态校准的装置，能够满足小量程差压式脉动压力传感器校准的基本要求。

可见，与现有的技术相比，本发明可以取得以下优点：

一、能够满足多只差压式脉动压力传感器同时进行静态校准，大大提高传感器校准的效率；

二、测量压力腔通过密封垫片和两组密封垫圈进行密封，能够达到较好的密封效果，有利于压力的精确测量；

三、参考压力腔的密封主要以硅胶为主，在达到密封效果的同时，保障传感器以及装置的拆装方便，不易损坏。

四、装置结构紧凑，布局合理，非常适合于小量程的差压式脉动压力传感器静态校准。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，包括：

内筒结构，其内部中空以构成一参考压力腔，所述内筒结构连接有一参考压力管；以及

外筒结构，其套设于所述内筒结构的外侧，与所述内筒结构之间的空间构成一测量压力腔，所述外筒结构连接有一用于将所述测量压力腔与测量压力源连通的测量压力管，所述外筒结构具有供所述参考压力管通过以将所述参考压力腔与一参考压力源连通的第一通孔；

所述内筒结构开设有若干安装孔，所述安装孔用于安装所述传感器，并使所述传感器的参考压力端位于所述参考压力腔内，而使压力测量端位于所述测量压力腔内；

所述外筒结构还具有供所述传感器的外接线延伸至外界的走线孔。

2.如权利要求1所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述外筒结构是气密封的，所述内筒结构也是气密封的。

3.如权利要求2所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述外筒结构包括：

外筒，其底部敞开，顶部连接有所述测量压力管；

外筒盖，其包括盖体和设置所述盖体上的凸台，所述盖体具有位于所述凸台外围的环形部分，当所述外筒盖盖合于所述外筒时，所述凸台进入至所述外筒的内部，所述外筒的下端部通过第一紧固件连接至所述环形部分，在所述凸台的外周壁与所述外筒的内壁之间以及所述外筒的下端部与所述环形部分之间均设置有密封结构。

4.如权利要求3所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述凸台的外周壁形成有两个第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内容设第一密封圈；所述外筒的下端部和所述环形部分之间设置有一密封垫片。

5.如权利要求3所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述内筒结构包括：

内筒，其顶部敞开，底部连接有所述参考压力管；

内筒盖，其通过第二紧固件连接至所述内筒的上端部，从而封闭所述内筒的顶部，所述安装孔开设于所述内筒盖。

6.如权利要求5所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述内筒的上端部开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内容设有第二密封圈。

7.如权利要求5所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述凸台为环形凸台，所述内筒嵌入至所述环形凸台的中间部分，并抵接于所述盖体，从而将所述参考压力管伸出至所述外筒结构的外侧，所述参考压力管的外壁形成有外螺纹，一螺母拧紧于所述参考压力管，以将所述内筒结构固定于所述外筒结构。

8.如权利要求7所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述内筒的底面和所述盖体的内侧面之间涂抹有硅胶；所述安装孔填充有硅胶；所述走线孔填充有硅胶。

9.如权利要求5或7所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，还包括：

支座，其设置于所述外筒结构的底部外侧，支撑所述外筒结构。

10.如权利要求9所述的差压式脉动压力传感器校准装置，其特征在于，所述支座呈筒形，所述参考压力管位于所述支座的中间位置。