CN107063527A - 一种无源无线多路压力监测系统 - Google Patents

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王徐坚
李俊毅
张曙
郝正宏
魏嘉
姚康
汤俐敏
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    • G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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Abstract

本发明公开一种无源无线多路压力监测系统，一种无源无线多路压力监测系统，包括信号收发装置以及压力传感器；信号收发装置包括无线数据处理模块以及计算机控制系统模块；压力传感器包括位于压力传感器基座内的压力监测硅芯片、压力芯片管座、信号处理装置以及天线，压力监测芯片与压力芯片管座连接，压力监测硅芯片通过镀金金针与信号处理装置连接导通，信号处理装置通过连接杆与压力芯片管座固定连接，天线位于信号处理装置上。本发明通过采用表面声波原理的压力传感器，该系统在无源无线状态下实现压力测量值的数据传输、采集、和交换功能，该系统简单可靠，且能降低系统的运行和维护成本。

Description

一种无源无线多路压力监测系统
技术领域
本发明属于压力检测系统领域，尤其是涉及一种无电源状态下的无线多路压力监测系统。
背景技术
目前，无线多路压力监测系统通过无线传感器发送无线信号来实现信号的传输、采集、以及交换功能。无线传感器通常采用主动式供能方式，即通过电源供电实现远距离信号传输。尽管这种传感器的控制处理方便灵活，但是在一些不能提供电源、需要长期监测的场合，以及电池更换不易的传收位置和易燃易爆等危险场合，主动式的无线传感器并不适用；此外，主动式传感器在使用过程中需要经常更换电池或者进行阶段性充电，操作过程较为繁琐。主动式传感器对电池的依赖程度较高，因此该系统的运行成本也较高，后期传感器的维护也较为繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种无源无线多路压力监测系统，可以克服现有无线多路压力监测系统对电池依赖程度高、运行成本高的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：包括信号收发装置以及压力传感器；
所述信号收发装置包括无线数据处理模块以及计算机控制系统模块；
所述压力传感器包括位于压力传感器基座内的压力监测硅芯片、压力芯片管座、信号处理装置以及天线，所述压力监测芯片与压力芯片管座连接，压力监测硅芯片通过镀金金针与信号处理装置连接导通，信号处理装置通过连接杆与压力芯片管座固定连接，所述天线位于信号处理装置上。
进一步地，所述压力芯片管座与压力检测硅芯片中间设置有保护片，所述保护片固定于压力芯片管座上。
进一步地，所述保护片为陶瓷保护片。
进一步地，所述压力传感器可以设置有若干个。
进一步地，所述计算机控制系统模块为PLC可编程控制器或DCS分布式控制系统中的任意一种。
本发明的有益效果：本发明提供一种无源无线多路压力监测系统，通过采用表面声波原理的压力传感器，该系统在无源无线状态下实现压力测量值的数据传输、采集、和交换功能，该系统简单可靠，且能降低系统的运行和维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例的压力监测系统结构示意图；
图2为本发明实施例中的压力传感器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种无源无线多路压力监测系统，如图1和2所示，包括信号收发装置以及压力传感器，其中信号收发装置包括无线数据处理模块2以及计算机控制系统模块1。需要说明的是，无线数据处理模块2可以发射出对应传感器的询问电磁波，以及能瞬间捕捉到传感器发回的回波频率信号，并将这个信号处理，将其转化成模拟量；计算机控制系统模块1主要是接收来自无线数据处理模块处理后的模拟量，并将该模拟量解读，显示传感器的压力值。
压力传感器包括位于压力传感器基座7内的压力监测硅芯片8、压力芯片管座10、信号处理装置11以及天线12，其中压力监测芯片8是采用表面声波原理制造的压电材料和硅的混合集成物，即将电讯号变为声波传输，之后分析声波的振幅、相位、频率和时间延迟等，再变回电讯号，和原来输入讯号对比而感知信息，从而可实现压力采集和传输。压力监测硅芯片8与压力芯片管座10连接，压力监测硅芯片8通过镀金金针13与信号处理装置11连接导通，信号处理装置11通过连接杆14与压力芯片管座10固定，天线12位于信号处理装置11上。需要说明的是，压力监测硅芯片8在不同的压力值下会改变其自身的频率特性，即可产生对应此压力值的特定数值的回波频率特性；信号处理模块11接收来自压力芯片管座10的信号；天线12将信号处理模块11处理过的信号发出或者接收来自于外界可产生谐振的电磁波。当无线数据处理模块2发射出对应传感器频率段的询问电磁波后，其对应的带有天线的传感器出现谐振并获得一定的能量，压力监测硅芯片8在压力加载下产生的特定回波频率信号瞬间发回至压力芯片管座10，压力芯片管座10将该信号传输给天线12，天线12将该信号发送至信号收发装置，信号收发装置中的无线数据处理模块2可以瞬间捕捉到传感器发回的回波频率信号，无线数据处理模块2将该信号处理后以模拟量形式传递给计算机控制系统，计算机控制系统即可解读出传感器的压力值。
压力监测硅芯片8在超过一定比例的额定工作压力后，易影响测量的精度，甚至使压力监测硅芯片破裂失效。许多测量场合操作引起的失误、或者出现非正常性的压力冲击和波动，易产生远超过压力传感器测量量程的压力信号，使得测量硅膜片处于压力过载的状态下。过了避免压力过载而损坏压力测量硅芯片，本实施例中优选的，压力芯片管座10与压力监测硅芯片8中间设置有保护片，该保护片粘贴固定于压力芯片管座上。增加保护片后，随着压差的增加，测量硅膜片发生位移，当压差增加到一定程度后，压力监测硅芯片8与保护片接触，阻止其进一步位移，从而起到保护作用。本实施例中进一步优选的，该保护片为陶瓷保护片9。
本发明中所述的压力监测系统可以监测多个传感器中的压力值，因此，优选的压力传感器可以设置有若干个。本实施例中，压力传感器设置有4个，分别为第一传感器3、第二传感器4、第三传感器5、以及第四传感器6，每个传感器都有其对应的频率段，如果压力监测系统要监测第一传感器3中的压力值，那信号收发装置中的无线数据处理模块2发出对应第一传感器3频率段的询问电磁波，第一传感器3中的天线接收该询问电磁波后使该传感器3出现谐振并获得一定的能量，第一传感器3在压力加载下产生特定的回波频率信号，该信号经压力芯片管座10传输，并经信号处理模块11处理后，通过天线12发送至信号收发装置中，实现信号的的转化与解读。当然，其他压力传感器的实施过程跟第一传感器3的实施过程是一致的。
本发明中计算机控制系统模块1可以为PLC可编程控制器或DCS分布式控制系统中的任意一种。无论是PLC可编程控制器还是DCS分布式控制系统，该控制系统的作用是将来自无线数据处理模块中的信号解读成具体的压力值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：包括信号收发装置以及压力传感器；
所述信号收发装置包括无线数据处理模块以及计算机控制系统模块；
所述压力传感器包括位于压力传感器基座内的压力监测硅芯片、压力芯片管座、信号处理装置以及天线，所述压力监测芯片与压力芯片管座连接，压力监测硅芯片通过镀金金针与信号处理装置连接导通，信号处理装置通过连接杆与压力芯片管座固定连接，所述天线位于信号处理装置上。
2.根据权利要求1所述一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：所述压力芯片管座与压力检测硅芯片中间设置有保护片，所述保护片固定于压力芯片管座上。
3.根据权利要求2所述一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：所述保护片为陶瓷保护片。
4.根据权利要求1所述一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：所述压力传感器可以设置有若干个。
5.根据权利要求1所述一种无源无线多路压力监测系统，其特征在于：所述计算机控制系统模块为PLC可编程控制器或DCS分布式控制系统中的任意一种。
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