CN107677396A - 一种隔离封装式传感元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力传感元件，属于超高压力检测领域。一种隔离封装式传感元件，其特征在于：包括中间设置有引线锥的密封盖，引线锥下方设置有传感构件，所述传感构件包括构件骨架和缠绕在构件骨架上的传感和传导用的金属丝，所述金属丝同时焊接在引线锥上，所述引线锥和传感构件位于由密封盖和与密封盖连接的密封体组成的密封腔内，密封腔内充满白汽油，所述密封体包括多段壳体，其中包括波纹管段壳体。本发明的隔离封装式传感元件通过改进的传压介质及结构上的改变，不仅使传感元件在超高压力下正常工作，而且能保证检测的顺利和精度。

Description

一种隔离封装式传感元件

技术领域

本发明涉及一种压力传感元件，尤其涉及一种隔离封装式传感元件。

背景技术

活塞压力计是高准确度高稳定性的压力计量仪器，普遍用来作为国家基准和一、二等计量标准。活塞压力计是通过加载在已知有效面积上的已知砝码质量来平衡未知静态压力的测量仪器，一旦静态压力发生改变时，需要及时的调节所加载的砝码来平衡才能确定静态压力值，因此对于测量未知静态压力需要一个短暂的平衡过程。为实时监测静态压力的变化，需要有一个能直接测量和显示未知静态压力的仪器。目前，在常规压力下，已经发展了很多压力传感器、压力变送器和数字式压力计。其中，有将传感元件和硅油用膜片隔离封装的测压结构，其膜片是通过焊接将传感元件和硅油封装在一个容积里，其结构如附图1所示。

目前此种结构的隔离封装测压传感器非常成熟，且应用广泛，其原理是被测压力作用于膜片，通过膜片传递给硅油，硅油受压后，通过液体受力的各项同性传递给传感元件，由传感元件输出测量信号。但在超高压力下，硅油等普通介质不能作为测压封装油，因为在超高压力下，这些介质会结晶，不能各向同性的传递被测压力。

另外，也有直接将传感元件置于被测压力的液态传压介质中，然后通过导电体将传感器输出信号引出受压容积，通过仪表测量输出信号，再转化为压力值显示。这种传感器的导电体与所用的传压介质直接接触，传压介质的导电性对导电体的绝缘效果有影响，容易产生信号测量时的旁路效应，给测量结果造成很大的系统误差。其结构如附图2所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种隔离封装式传感元件，解决现在的传感元件在超高压力下无法工作或产生系统误差大的缺陷。

技术方案

一种隔离封装式传感元件，其特征在于：包括中间设置有引线锥的密封盖，引线锥下方设置有传感构件，所述传感构件包括构件骨架和缠绕在构件骨架上的传感和传导用的金属丝，所述金属丝同时焊接在引线锥上，所述引线锥和传感构件位于由密封盖和与密封盖连接的密封体组成的密封腔内，密封腔内充满白汽油，所述密封体包括多段壳体，其中包括波纹管段壳体；所述传感构件的构件骨架为圆柱体，构件骨架外圈上设置有螺旋式槽沟，所述金属丝固定在所述螺旋式槽沟内；所述金属丝选用锰铜丝，所述构件骨架采用铝合金制作，并通过致密阳极氧化，在骨架表面形成一层致密的氧化铝薄膜层。

所述密封体包括三段壳体，分别为与密封盖固定连接的不锈钢套管段，与不锈钢套管段焊接固定的波纹管段，与波纹管段焊接固定的尾接管段。

所述尾接管段内设置有封头。

所述引线锥设置有两个，两个引线锥中间设置传感构件，所述传感构件通过套装在两个引线锥外的支撑架挤压压紧固定。

所述引线锥采用铍青铜材料制作。

有益效果

本发明的隔离封装式传感元件采用白汽油作为传压介质，其在高压下具有非常好的绝缘性，不会引起超高压力下压阻测量时的旁路效应，不会给传感器测压产生系统误差；且在超高压力下，白汽油不会结晶，因此能够各向同性的传递压力，密封体采用部分波纹管补偿了传压介质在超高压力作用下所产生的体积收缩量，从而解决了超高压力下无法检测及误差大，精度低的问题，通过改进的传压介质及结构上的改变，不仅使传感元件在超高压力下正常工作，而且能保证检测的顺利和精度。

附图说明

图1为本发明现有技术之常压传感器工作原理图；

图2为现有技术之直接受压传感器工作原理图；

图3为本发明结构图；

其中：1-密封盖，2-引线锥，3-支撑架，4-传感构件，5-不锈钢套管，6-波纹管，7-封头，8-尾接管。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

针对现在的缺陷，设计一种能在超高压力下正常工作并保证精度的隔离封装式传感元件，如附图3所示，包括中间设置有引线锥2的密封盖1，引线锥2下方设置有传感构件4，所述传感构件4包括构件骨架和缠绕在构件骨架上的传感和传导用的金属丝，所述金属丝同时焊接在引线锥2上，所述引线锥2和传感构件4位于由密封盖1和与密封盖1连接的密封体组成的密封腔内，密封腔内充满白汽油，所述密封体包括多段壳体，其中包括波纹管段壳体。

所述金属丝采用锰铜丝作为压阻元件，如附图3中4所示，将锰铜丝绕成细直径弹簧，然后再缠在有螺旋式槽沟的构件骨架上，该构件骨架采用铝合金制作，并通过致密阳极氧化，在构件骨架表面和槽沟表面形成一层致密的氧化铝薄膜层，提高构件骨架的绝缘性，以此形成传感构件。支撑架3将构件4和引线锥2支撑起来形成传感件，引线锥2为传感构件4的电极。引线锥2设置有两个，两个引线锥2中间设置传感构件4，所述传感构件4通过套装在两个引线锥2外的支撑架3挤压压紧固定，锰铜丝采用焊锡焊接在引线锥2上。

所述密封体的多段壳体为采用不锈钢套管5、波纹管6、接管8组成，和密封盖1一起将传感件隔离封装起来，密封腔内充满了白汽油。不锈钢套管5、接管8与波纹管6通过滚焊焊接密封，不锈钢套管5与密封盖1通过激光焊焊接密封，封头7通过螺纹拧紧在接管8上，将整个传感件和传压介质密封起来。白汽油作为传压介质，其在高压下具有非常好的绝缘性，不会引起超高压力下压阻测量时的旁路效应，不会给传感器测压产生系统误差；且在超高压力下，白汽油不会结晶，因此能够各向同性的传递压力。波纹管主要是补偿传压介质在超高压力作用下所产生的体积收缩量。

密封盖1采用了自密封形式，密封盖1作为实际上的传感元件的引线座由引线座座体、引线锥2和密封绝缘层组成。引线锥2与座体内的锥孔配合，中间夹有绝缘密封层，该座体具有非常高的强度和韧性，在超高压力作用下不会压裂和脆断，另外，该座体结构在高压力作用下，锥孔发生收缩，使座体和引线锥2之间连接更加紧密，引线锥2和绝缘层不会在超高压力作用下在锥孔中运动，因此有利于超高压力密封；铍青铜引线锥2具有非常好的导电性，与锰铜之间的热电势非常小，是非常合理的电极材料；密封绝缘层在高压下不会相变，仍具有非常好的绝缘性和密封性，采用云母片、氧化铝薄膜和叶腊石均可，该绝缘层还具有非常好的耐高温性能。

本发明的隔离封装式传感元件采用白汽油作为传压介质，不会引起超高压力下压阻测量时的旁路效应，不会给传感器测压产生系统误差；且在超高压力下，白汽油不会结晶，因此能够各向同性的传递压力，密封体采用部分波纹管补偿了传压介质在超高压力作用下所产生的体积收缩量，从而解决了超高压力下无法检测及误差大，精度低的问题，通过改进的传压介质及结构上的改变，不仅使传感元件在超高压力下正常工作，而且能保证检测的顺利和精度，而且本发明的各部分结构在超高压力下，均能达到越压越紧密的效果，结构稳定，不影响测试精度。

Claims (5)

1.一种隔离封装式传感元件，其特征在于：包括中间设置有引线锥的密封盖，引线锥下方设置有传感构件，所述传感构件包括构件骨架和缠绕在构件骨架上的传感和传导用的金属丝，所述金属丝同时焊接在引线锥上，所述引线锥和传感构件位于由密封盖和与密封盖连接的密封体组成的密封腔内，密封腔内充满白汽油，所述密封体包括多段壳体，其中包括波纹管段壳体；所述传感构件的构件骨架为圆柱体，构件骨架外圈上设置有螺旋式槽沟，所述金属丝固定在所述螺旋式槽沟内；所述金属丝选用锰铜丝，所述构件骨架采用铝合金制作，并通过致密阳极氧化，在骨架表面形成一层致密的氧化铝薄膜层。

2.如权利要求1所述的隔离封装式传感元件，其特征在于：所述密封体包括三段壳体，分别为与密封盖固定连接的不锈钢套管段，与不锈钢套管段焊接固定的波纹管段，与波纹管段焊接固定的尾接管段。

3.如权利要求2所述的隔离封装式传感元件，其特征在于：所述尾接管段内设置有封头。

4.如权利要求1所述的隔离封装式传感元件，其特征在于：所述引线锥设置有两个，两个引线锥中间设置传感构件，所述传感构件通过套装在两个引线锥外的支撑架挤压压紧固定。

5.如权利要求1所述的隔离封装式传感元件，其特征在于：所述引线锥采用铍青铜材料制作。