CN111307367A - 一种高精度电致伸缩式爆震传感器 - Google Patents

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丁润冬
丁明林
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    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
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Abstract

本发明公开了一种高精度电致伸缩式爆震传感器，属于爆震传感器领域，包括中空状的壳体和位于壳体内的电致伸缩杆，电致伸缩杆由电致伸缩材料制造；壳体的一端安装有振动膜片，电致伸缩杆的一端安装有顶头，顶头与振动膜片触接；电致伸缩杆的另一端安装有连接件，连接件可拆卸的连接在壳体的另一端；电致伸缩杆上固定安装有电荷放大器，电荷放大器通过绝缘层密封。本发明结构简单、设计合理，依靠电致伸缩材料对振动信号快速的响应速度，能够有效的对发动机引擎式辛烷值测定机高转速下的爆震信号进行精确的区分和检测，以供分析处理。

Description

一种高精度电致伸缩式爆震传感器
技术领域
本发明涉及爆震传感器领域，特别涉及一种高精度电致伸缩式爆震传感器。
背景技术
发动机引擎式辛烷值测定机是目前国际上检测汽油辛烷值的公认仪器。现在国内外市场中的发动机引擎式辛烷值测定机中检测爆震的传感器上为磁电式爆震传感器和磁致伸缩式爆震传感器。
因为目前发动机引擎式辛烷值测定机只有两种转速工作状态：600转(研究法)和900转(马达发)。磁电式爆震传感器和磁致伸缩式爆震传感器对测定机的这两种转速爆震反应能够实现及时的反馈。
但是，发动机引擎式辛烷值测定机转速1500在转以上时，检测过程则对爆震传感器的响应速度、稳定性、精度均提出了更高的要求，而上述的两种爆震传感器就难以对爆震反应做到及时的反馈。这是因为磁电式爆震传感器和磁致伸缩式爆震传感器的材料不过关，两者制造材料对爆震反应的响应不够及时、信号传输不稳定，而且信号波动较大，不能够准确的测定1500转工作状态下的爆震反应。
因此，需要一款新的爆震传感器，提高信噪比和响应速度，并可以得到更稳定的爆震信号，而且对发动机引擎式辛烷值测定机转速1500转以上能清楚分辨出发动机燃烧的四个阶段。
发明内容
针对现有技术存在的发动机引擎式辛烷值测定机的转速在1500转甚至更高的情况下，现有的爆震传感器难以做出及时准确响应的问题，本发明的目的在于提供一种高精度电致伸缩式爆震传感器。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高精度电致伸缩式爆震传感器，包括中空状的壳体和位于所述壳体内的电致伸缩杆，所述电致伸缩杆由电致伸缩材料制造；所述壳体的一端安装有振动膜片，所述电致伸缩杆的一端安装有顶头，所述顶头与所述振动膜片触接；所述电致伸缩杆的另一端安装有连接件，所述连接件可拆卸的连接在所述壳体的另一端；所述电致伸缩杆上固定安装有电荷放大器，所述电荷放大器通过绝缘层密封。
优选的，所述顶头与所述振动膜片相接触的表面为球面。
优选的，所述绝缘层包括敷设在所述电致伸缩杆外壁上的第一绝缘层和包覆在所述第一绝缘层外侧的第二绝缘层，所述电荷放大器位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间。
优选的，所述第一绝缘层为涂层。
优选的，所述第二绝缘层为的硬度为30-40HB的胶体。
优选的，所述电致伸缩杆另一端的外壁上设置有第一外螺纹，所述连接件上设置有与所述电致伸缩杆相适配的凹槽，所述凹槽内设置有与所述第一外螺纹相适配的第一内螺纹。
优选的，所述壳体另一端的内壁上设置有第二内螺纹，所述连接件的外壁上设置有与所述第二内螺纹相适配的第二外螺纹。
优选的，所述电致伸缩杆为中空结构，所述电致伸缩杆的侧壁上设置有平衡导气孔。
优选的，所述连接件上成型有便于旋拧的旋拧部，所述旋拧部位于所述壳体外。
优选的，所述壳体的一端外壁上设置有安装螺纹。
采用上述技术方案，由于电致伸缩材料制造的电致伸缩杆的设置，使得高速转动(1500转及以上)的发动机引擎式辛烷值测定机的爆震反应通过振动膜片和顶头传递给电致伸缩杆后，因电致伸缩材料的材质特性，其测量精度要比磁致伸缩材料稿3倍以上，能够及时且准确的将振动情况反应到电荷放大器，由电荷放大器输出脉冲信号，并且其信噪比也要比磁致伸缩材料提升50％以上，因此可以更加准确的得到爆震的波形，尽最大的程度减少其余噪声的因素影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的剖视图。
图中:1-壳体、11-安装螺纹、2-电致伸缩杆、21-平滑排气孔、3-振动膜片、4-顶头、5-连接件、51-旋拧部、52-穿线孔、53-连接螺纹、6-电荷放大器、7-第一绝缘层、8-第二绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种高精度电致伸缩式爆震传感器，包括中空状的壳体1和位于壳体1内的电致伸缩杆2，其中电致伸缩杆2由电致伸缩材料制造。
壳体1整体为圆柱形，例如本实施例中壳体1即是由一个整体的耐高温高弹性不锈钢棒加工制造，其耐高温的特性使得壳体1的表面不必加工散热翼，以降低制造难以和制造成本。
壳体1的一端安装有振动膜片3，振动膜片3也为金属材料，其通过螺钉或者是焊接的方式固定在壳体1的端部；但在本实施例中，该振动膜片3为一体成型在壳体1端部的薄片，且壳体1上的振动膜片3加工成型后再整体投入真空炉进行调质处理及时效处理。
电致伸缩杆2的一端安装有顶头4，顶头4与振动膜片3触接从而将振动膜片3接收到的振动传递给电致伸缩杆2；在本实施例中，顶头4与振动膜片3相接触的表面为球面，同时顶头4背离振动膜片3的一侧设置有内螺纹孔，而电致伸缩杆2通过该内螺纹孔与顶头4连接。
电致伸缩杆2的另一端安装有连接件5，两者可拆卸连接或者不可拆卸连接均可；同时，设置连接件5可拆卸的连接在壳体1的另一端，本实施例中，在壳体1另一端的内壁上设置有第二内螺纹，相应的在连接件5的外壁上设置有与该第二内螺纹相适配的第二外螺纹，从而使得连接件5与壳体1通过螺纹实现可拆卸连接。当然，在另一个实施例中还可以使连接件5与壳体1通过弹性卡扣实现可拆卸连接。
本实施例中，优选电致伸缩杆2与连接件5之间也为可拆卸连接，例如在电致伸缩杆2另一端的外壁上设置有第一外螺纹，相应的在连接件上设置有与电致伸缩杆2相适配的凹槽，该凹槽内设置有与电致伸缩杆2的第一外螺纹相适配的第一内螺纹；从而使得电致伸缩杆2与连接件5实现可拆卸连接；或者在另一个实施例中，还可以使连接件5与电致伸缩杆2通过弹性卡扣实现可拆卸连接。
同时为了便于旋拧螺纹，本实施例中，连接件5上成型有便于旋拧的旋拧部51，旋拧部51位于壳体1外，旋拧部51外侧壁截面通常为四方形或者六方形。
电致伸缩杆2上固定安装有电荷放大器6，电荷放大器6通过绝缘层密封，电荷放大器6当然通常连接有数据传输线，数据传输线通过设置在连接件5或者是电致伸缩杆2上的穿线孔52穿出到壳体1外；本实施例中穿线孔52设置在连接件5的第一内螺纹和第二外螺纹之间的实体上。
上述的绝缘层包括围绕电致伸缩杆2的外壁敷设一周的第一绝缘层7和同样包覆在第一绝缘层7外侧一周的第二绝缘层8，而上述的电荷放大器6则密封在第一绝缘层7和第二绝缘层8之间。
正如其名称所反映的，第一绝缘层7和第二绝缘层8的制造材料均为绝缘材料；例如在本实施例中，第一绝缘层7为绝缘涂层，而第二绝缘层8为硬度30-40HB的胶体。
本实施例中，设置电荷放大器6的位置处于电致伸缩杆2上远离顶头4的一侧，即，电荷放大器6与连接件5之间的距离小于电荷放单器6与顶头4之间的距离。
本实施例中，在壳体1一端(设置振动膜片3的一端)的外壁上设置有安装螺纹11，通过安装螺纹11将壳体1固定安装。
相应的，也在连接件5远离壳体1的一端外壁上设置连接螺纹53，通过该连接螺纹53将连接件5固定。
使用时，首先将壳体1固定，其振动膜片3保持与待测的发动机引擎式辛烷值测定机直接或者间接的接触；再将电荷放大器6的数据传输线连接到用于采集和分析处理脉冲数据的设备上；以上连接完成后再启动发动机引擎式辛烷值测定机，转速1500转或者以上；由于，电致伸缩材料制成的电致伸缩杆2对爆震信号的响应速度更加敏感和及时，其响应速度要比现有的磁致伸缩材料元件快四倍以上，由于响应速度块，因此可以对高频信号进行区分，精度高；故，本发明的电致伸缩式爆震传感器能够更好的将发动机引擎式辛烷值测定机工作时发出的爆震信号及时且准确的检测到。
本发明的电致伸缩式爆震传感器不止可以应用于汽油、柴油发动机上测爆震领域，还可以检测发动机燃烧四个阶段，可以应用于激波管上测汽油、航煤、柴油的着火滞后期，可以作为十六烷值测定机燃烧传感器使用，可以作为检测柴油、航煤、润滑油等油品分析中的高精度、高响应压力传感器使用。
实施例二
其与实施例一的区别在于：本实施例中，电致伸缩杆2为中空结构，同时电致伸缩杆2的侧壁上设置有平衡导气孔21，平衡导气孔21使得电致伸缩杆2内、外气压平衡，以防止噪声在内部聚集。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：包括中空状的壳体和位于所述壳体内的电致伸缩杆，所述电致伸缩杆由电致伸缩材料制造；所述壳体的一端安装有振动膜片，所述电致伸缩杆的一端安装有顶头，所述顶头与所述振动膜片触接；所述电致伸缩杆的另一端安装有连接件，所述连接件可拆卸的连接在所述壳体的另一端；所述电致伸缩杆上固定安装有电荷放大器，所述电荷放大器通过绝缘层密封。
2.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述顶头与所述振动膜片相接触的表面为球面。
3.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述绝缘层包括敷设在所述电致伸缩杆外壁上的第一绝缘层和包覆在所述第一绝缘层外侧的第二绝缘层，所述电荷放大器位于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间。
4.根据权利要求3所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述第一绝缘层为涂层。
5.根据权利要求3所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述第二绝缘层为的硬度为30-40HB的胶体。
6.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述电致伸缩杆另一端的外壁上设置有第一外螺纹，所述连接件上设置有与所述电致伸缩杆相适配的凹槽，所述凹槽内设置有与所述第一外螺纹相适配的第一内螺纹。
7.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述壳体另一端的内壁上设置有第二内螺纹，所述连接件的外壁上设置有与所述第二内螺纹相适配的第二外螺纹。
8.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述电致伸缩杆为中空结构，所述电致伸缩杆的侧壁上设置有平衡导气孔。
9.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述连接件上成型有便于旋拧的旋拧部，所述旋拧部位于所述壳体外。
10.根据权利要求1所述的高精度电致伸缩式爆震传感器，其特征在于：所述壳体的一端外壁上设置有安装螺纹。
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