CN1105907C - 一种压力传感器 - Google Patents
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Abstract
一种压力传感器,在现有膜片型压力传感器的基础上,采用充压式全密封结构,在空腔内充满某一压力的气体或液体介质,使敏感元件产生一个反向预应变。因而提高了传感器的长期稳定性,同时使其量程及灵敏度随所充介质压力大小而成比例地提高。
Description
本发明涉及一种压力传感器,尤其涉及一种采用充压式全密封结构的压力传感器。它能使现有膜片型压力传感器的长期稳定性、信号输出灵敏度等性能成比例提高。同时,该压力传感器还具有抗温度干扰等特性。
目前,国内外研制的压力传感器的种类很多,其形式大多采用平膜片结构,其中应变式压力传感器输出灵敏度典型值为1~2mV/V。其典型结构如图1所示:主要由接管嘴1、敏感元件2、转换元件3及外壳4组成。所测压力通过接管嘴孔,直接作用在敏感元件2上,使敏感元件2产生变形,粘贴在敏感元件2上的转换元件(如电阻应变计)随敏感元件2的机械变形量的大小而产生相应变化。经转换元件的转换,将压力转变成电信号输出,完成压力的传感过程。
采用充注介质结构的压力传感器也有单位研制,例如:第89210263.2号专利披露的一种防腐压力传感器,它采用充油的方式,通过油进行压力传导,从而使该传感器具有了防腐性能,但压力显示则是通过指针表显示,其测量精度受到结构的限制,而且没有电信号输出,不利于自动化控制。再例如:苏联专利第SU-495-572、SU-574-651、SU-882-296、SU-489-013,也类似地采用了介质传导的结构,传感器的测量精度、输出灵敏度均受限制。
本发明目的在于提供一种全密封充压式压力传感器,通过结构的改变使现有传感器稳定性及测量输出信号成比例提高,从而全面提高其性能。
本发明的目的是这样实现的:采用充压式全密封结构,通过止回阀在传感器腔内注入某一压力的气体或液体介质(如氮气、硅油等),由于受压敏感元件会产生一个反向预变形, 测压时敏感元件便会从反向形变变化至正向形变,传感器量程及灵敏度亦随之成比例地提高,这样传感器的稳定性指标也随之提高。
图1是压力传感器的典型结构。
图2是本发明的结构简图。
下面结合附图进一步阐述本发明。
该压力传感器由接管嘴1、敏感元件2、转换元件8、测温元件3、密封塞4、止回阀及外壳9等部分组成。止回阀由阀杆5、弹簧7及密封圈6组成,并安装在外壳9壳体上。传感器引出线通过密封塞从壳体9引出。因而外壳9与接管嘴1焊接成一体后便组成密封空腔。在敏感元件2上粘贴有转换元件8,测温元件3安装在内腔补偿板上。通过止回阀使空腔充满某一压力(一般不超过敏感元件额定压力)的气体或液体介质,并使之密封在空腔内。敏感元件2因受上述介质的保护及预压力作用,其零位则更为稳定。测压时,通过接管嘴1压力便会作用于敏感元件2上,使敏感元件2发生正向形变,并使粘贴在其上的应变计8发生信号变化,完成压力的传感过程。由于敏感元件2预先有一个反向预变形,故所测最大压力可提高到敏感元件额定压力与空腔内介质压力之和。此时传感器灵敏度及量程按比例提高,最高为原设计量程的两倍值。
实施例中,选用应变式压力传感器,采用量程为10MPa,灵敏度为1.92mv/v的平膜片型敏感元件(平膜片外径为Φ11mm,内径为Φ6.6mm,厚0.46mm),转换元件为电阻应变计(BA800-6.6KA)。采用充压式结构,通过止回阀在腔内充满10MPa氮气后,其量程可扩大为20MPa,经测定其灵敏度成比例地提高到3.81mv/v,零位也因膜片受压及介质的保护而比自然状态稳定。如果将其量程视为15MPa,其灵敏度提高至2.87mv/v,其线性误差亦从0.08%降低到0.065%。选用不同量程的膜片,内充不同试验压力的氮气后,经反复试验,其量程及灵敏度均相应地按比例提高。此外,选用扩散硅或溅射式压力传感器试验同样能改善传感器的上述性能。因此证明本发明确有优越的实用性能。
另外,由于环境温度的变化,密封腔体内介质压力会随之而变化,而安装于腔内的测温元件随时测量出温度变化的大小,根据传感器的温度特性曲线及密封腔内反向介质压力温度特性曲线,经数据处理后对压力进行修正补偿,从而保证传感器在温度变化范围内的测量精度。
Claims (1)
1、一种压力传感器包括接管嘴(1)、敏感元件(2)、转换元件(8)和外壳(9),其特征是:在外壳(9)的尾部腔内平行设有密封塞(4)和止回阀(5、6、7),构成充压式全密封结构,充有一定压力的气体或液体;并在外壳(9)腔内补偿板上设有测温元件(3);所述的敏感元件(2)为平膜片式敏感元件。
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