CN105004451A - 一种压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力传感器，包括压力感应探头、信号调理电路和信号传输装置，信号调理电路分别与压力感应探头和信号传输装置连接，压力感应探头包括光纤束（1）、传感器外壳（3）和弹性膜片（5），传感器外壳（3）的内部为两端贯通的孔型结构（4），信号调理电路包括模数转换电路、滤波电路和信号放大电路，模数转换电路的信号输入端与光纤束的第一端连接，模数转换电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，信号放大电路的信号输出端与信号传输装置连接。本发明将模拟信号转换为数字信号进行传输，提高了信号的质量，还具有有线传输和无线传输两种信号传输方式。

Description

一种压力传感器
技术领域
本发明涉及压力检测技术领域，特别是涉及一种压力传感器。
背景技术
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
然而，目前的市面上所采用的压力传感器一般都采用模拟信号的方式对压力值进行输出，由于模拟信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降，线路越长，噪声的积累也就越多，从而造成所测得的压力值的精度低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种压力传感器，将模拟信号转换为数字信号进行传输，提高了信号传输的质量，同时，具有有线传输和无线传输两种信号传输方式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种压力传感器，包括压力感应探头、信号调理电路和信号传输装置，信号调理电路分别与压力感应探头和信号传输装置连接，压力感应探头包括光纤束、传感器外壳和弹性膜片，传感器外壳的内部为两端贯通的孔型结构，信号调理电路包括模数转换电路、滤波电路和信号放大电路，模数转换电路的信号输入端与光纤束的第一端连接，模数转换电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，信号放大电路的信号输出端与信号传输装置连接。
所述压力感应探头还包括定位件，弹性膜片密封固定在孔型结构内，且孔型结构的两端由弹性膜片密封隔断，光纤束的第二端通过定位件固定设置在孔型结构内弹性膜片的一侧，光纤束与孔型结构同轴，且光纤束与定位件之间以及定位件与传感器外壳之间均为密封结构，光纤束与弹性膜片相互垂直设置。
所述信号传输装置包括通信接口和无线通信芯片，通信接口和无线通信芯片均与信号放大电路的信号输出端连接。
所述通信接口为USB接口或RS232接口，无线通信芯片为射频芯片或ZigBee芯片。
所述滤波电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和运算放大器D1，模数转换电路的信号输出端依次通过电阻R1和电阻R2连接到运算放大器D1的同向输入端，电容C1的第一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电容C2的第二端与运算放大器D1得到输出端连接，运算放大器D1的同向输入端通过电容C2连接到参考电位，运算放大器的反向输入端与运算放大器D1的输出端连接，运算放大器D1的输出端通过电阻R3与信号放大电路的信号输入端连接。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将采集到的模拟信号转化为数字信号进行传输，能够提高信号传输质量，增加信号传输距离；
（2）滤波电路能够滤出信号中夹杂的噪声信号，提高信号质量；
（3）本发明包含通信接口和无线通信芯片，具有有线传输和无线传输两种信号传输方式，增大了压力传感器的适用范围；
（4）压力感应探头中弹性膜片与光纤束之间采用机械式密封结构，有效保证探头在工作中稳定可靠，不受外界干扰，避免误差。
附图说明
图1为本发明压力传感器的结构框图；
图2为图1中压力感应探头的结构示意图；
图3为图1中滤波电路的电路图；
图中，1-光纤束，2-定位件，3-传感器外壳，4-孔型结构，5-弹性膜片。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种压力传感器，包括压力感应探头、信号调理电路和信号传输装置，信号调理电路分别与压力感应探头和信号传输装置连接，压力感应探头包括光纤束1、传感器外壳3和弹性膜片5，传感器外壳3的内部为两端贯通的孔型结构4，信号调理电路包括模数转换电路、滤波电路和信号放大电路，模数转换电路的信号输入端与光纤束1的第一端连接，模数转换电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，信号放大电路的信号输出端与信号传输装置连接。压力感应探头检测被测物体的压力，并将检测结果通过模拟信号传输给模数转换电路，模数转换电路将该模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输给滤波电路，滤波电路滤除数字信号中夹杂的噪声信号，并将滤波后的数字信号传输给信号放大电路，信号放大电路对该数字信号进行放大处理，并将放大后的数字信号传输给通信接口和无线通信芯片。
所述信号传输装置包括通信接口和无线通信芯片，通信接口和无线通信芯片均与信号放大电路的信号输出端连接。所述通信接口为USB接口或RS232接口，无线通信芯片为射频芯片或ZigBee芯片。压力传感器具有有线传输和无线传输两种信号传输方式，用户能够根据实际情况选用对应的信号传输方式，增大了压力传感器的适用范围。
如图2所示，所述压力感应探头还包括定位件2，弹性膜片5密封固定在孔型结构4内，且孔型结构4的两端由弹性膜片5密封隔断，光纤束1的第二端通过定位件2固定设置在孔型结构4内弹性膜片5的一侧，光纤束1与孔型结构4同轴，且光纤束1与定位件2之间以及定位件2与传感器外壳3之间均为密封结构，光纤束1与弹性膜片5相互垂直设置。弹性膜片5与光纤束1之间采用机械式密封结构，有效保证探头在工作中稳定可靠，不受外界干扰，避免误差，同时，有效保护探头内部的敏感元件不受损伤，机械式固定也解决了使用时光纤束1和用于反射的弹性膜片5的对中问题；探头结构简单，便于装配和维修更换。
如图3所示，所述滤波电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和运算放大器D1，模数转换电路的信号输出端依次通过电阻R1和电阻R2连接到运算放大器D1的同向输入端，电容C1的第一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电容C2的第二端与运算放大器D1得到输出端连接，运算放大器D1的同向输入端通过电容C2连接到参考电位，运算放大器的反向输入端与运算放大器D1的输出端连接，运算放大器D1的输出端通过电阻R3与信号放大电路的信号输入端连接。所述滤波电路结构简单，成本低，能够抵制谐波、杂波、干扰等信号，保证电路输出信号不失真。

Claims (5)

1.一种压力传感器，其特征在于：包括压力感应探头、信号调理电路和信号传输装置，信号调理电路分别与压力感应探头和信号传输装置连接，压力感应探头包括光纤束（1）、传感器外壳（3）和弹性膜片（5），传感器外壳（3）的内部为两端贯通的孔型结构（4），信号调理电路包括模数转换电路、滤波电路和信号放大电路，模数转换电路的信号输入端与光纤束的第一端连接，模数转换电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，信号放大电路的信号输出端与信号传输装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种压力传感器，其特征在于：所述压力感应探头还包括定位件（2），弹性膜片（5）密封固定在孔型结构（4）内，且孔型结构（4）的两端由弹性膜片（5）密封隔断，光纤束（1）的第二端通过定位件（2）固定设置在孔型结构（4）内弹性膜片（5）的一侧，光纤束（1）与孔型结构（4）同轴，且光纤束（1）与定位件（2）之间以及定位件（2）与传感器外壳（3）之间均为密封结构，光纤束（1）与弹性膜片（5）相互垂直设置。
3.根据权利要求1所述的一种压力传感器，其特征在于：所述信号传输装置包括通信接口和无线通信芯片，通信接口和无线通信芯片均与信号放大电路的信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种压力传感器，其特征在于：所述通信接口为USB接口或RS232接口，无线通信芯片为射频芯片或ZigBee芯片。
5.根据权利要求1所述的一种压力传感器，其特征在于：所述滤波电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和运算放大器D1，模数转换电路的信号输出端依次通过电阻R1和电阻R2连接到运算放大器D1的同向输入端，电容C1的第一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电容C2的第二端与运算放大器D1得到输出端连接，运算放大器D1的同向输入端通过电容C2连接到参考电位，运算放大器的反向输入端与运算放大器D1的输出端连接，运算放大器D1的输出端通过电阻R3与信号放大电路的信号输入端连接。
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