CN111337182A - 一种大量程高精度压力变送器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，且公开了一种大量程高精度压力变送器，包括基座、测量膜片和隔离膜片，所述隔离膜片至测量膜片的容腔通道内固定安装有承台，所述承台的一侧固定连接有应变元件，所述应变元件的另一端固定连接有连杆，所述连杆的另一端固定连接有传力件。本发明通过在原测量腔内增设承台、应变元件、连杆和传力件，在小压力阶段，仍由原电容式检测，当隔离膜片与连杆接触时，由连杆将压力传至应变元件处压弯形变，进而由电容式检测转换为电阻应变式检测，从而，将两种方式的小量程串联为大量程检测，每层级的检测亦具备高精度要求，同时，连杆与隔离膜片接触时受面较大，可在大压力下很好的保护隔离膜片以及测量膜片的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体为一种大量程高精度压力变送器。
背景技术
压力变送器主要由测压元件传感器、测量电路和过程连接件三部分组成。由测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
其种类包括电阻应变式压力变送器和电容式压力变送器，其中，硅油电容式压力变送器参阅图1所示，包括基座1、测量膜片2、玻璃底座3、弧形电极4、隔离膜片5和硅油6，测量膜片2的一侧为高压测量腔，一侧为低压测量腔，弧形电极4与测量膜片2形成两个电容，在隔离膜片5受到压力内凹，硅油6将内凹位移传递给测量膜片2变形，使得两个电容极板间距变化，从而电容变化带来的电压变化，达到检测结果。
上述结构，由于采用的膜变化，其所检测的压力量程较小，若提高压力检测量程，当再检测小压力时，则精度就难以满足，而，电阻应变式压力变送器，同样存在大量程下检测小压力时精度不够的问题，因此，基于上述原理，本发明提出一种压力变送器，旨在提供一种大量程高精度压力变送器。
发明内容
针对背景技术中提出的现有压力变送器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种大量程高精度压力变送器，具备大量程、高精度、高安全性的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种大量程高精度压力变送器，包括基座、测量膜片和隔离膜片，所述隔离膜片至测量膜片的容腔通道内固定安装有承台，所述承台的一侧固定连接有应变元件，所述应变元件的另一端固定连接有连杆，所述连杆的另一端固定连接有传力件，所述传力件的另一侧面与隔离膜片的形状相适配，在所述传力件的内部开设有若干个对称分布的通孔，在所述应变元件的外壁和内壁均贴附有电阻应变片并组成惠斯通全桥式电路。
优选的，所述承台包括承环和开设于承环中环处的安全孔，所述承环将隔离膜片至测量膜片的中间通道封堵，所述安全孔连通该封堵处的两侧内腔，所述承环的一侧固定连接于应变元件一端。
优选的，所述应变元件由稳定棒和开设于稳定棒一端的应变管组成，所述应变管位于连杆的内部，且应变管的外壁与连杆的内壁存在间隙，所述间隙为应变元件允许的最大形变量程，所述电阻应变片分别贴附于应变管的内部和稳定棒的外表面。
优选的，所述传力件的上下边缘处均设有限位平台，且限位平台与基座的内壁初始间距为应变元件最大形变位移量。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过在原测量腔内增设承台、应变元件、连杆和传力件，在小压力阶段，仍由原电容式检测，当隔离膜片与连杆接触时，则隔离膜片受压不产生位移，由连杆将压力传至应变元件处压弯形变，进而由电容式检测转换为电阻应变式检测，从而，将两种方式的小量程串联为大量程检测，每层级的检测亦具备高精度要求，同时，连杆与隔离膜片接触时受面较大，可在大压力下很好的保护隔离膜片以及测量膜片的安全性。
2、本发明通过传力件上的开孔以及承台上开设的安全孔，一方面，两孔均用于电容检测阶段的硅油通路，另一方面，多孔设计，可形成阻尼效应，在液体中若存在压力波动时，其尖峰压力冲击隔离膜片时，因硅油通过传力件和承台的速度受到阻尼效果，瞬时压力由传力件和承台承载，可有效防止测量膜片的冲击安全。
附图说明
图1为传统电容式压力变送器结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明图2的A处局部放大示意图；
图4为本发明承台侧视图。
图中：1、基座；2、测量膜片；3、玻璃底座；4、弧形电极；5、隔离膜片；6、硅油；7、承台；71、承环；72、安全孔；8、应变元件；81、稳定棒；82、应变管；9、连杆；10、传力件；10a、限位平台。
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。
请参阅图2-4，一种大量程高精度压力变送器，包括基座1，基座1分为左右两个半部，基座1左右两个半部之间设有测量膜片2，在基座1的内腔且位于测量膜片2的左右两侧均设有玻璃底座3，玻璃底座3的内壁均设有弧形电极4，弧形电极4与测量膜片2的相对面均贴附有金属薄膜形成电容腔，弧形电极4和测量膜片2上的金属薄膜均由导电线密封引出外侧检测电路(图中未示出)，在基座1的左右两端还设有隔离膜片5，由隔离膜片5和测量膜片2之间形成的内腔填充有硅油6，在隔离膜片5至测量膜片2的容腔通道内固定安装有承台7，承台7的一侧固定连接有应变元件8，应变元件8的另一端固定连接有连杆9，连杆9的另一端固定连接有传力件10，传力件10的另一侧面与隔离膜片5的形状相适配，在传力件10的内部开设有若干个对称分布的通孔，在应变元件8的外壁和内壁均贴附有电阻应变片，组成惠斯通全桥式电路。
本发明的使用方法如下：
将测量膜片2允许的最大形变量设为一阶量程，应变元件8允许的最大形变量设为二阶量程，压力处于一阶量程内，硅油经由隔离膜片5推动，作用于测量膜片2上，完成电容压差式检测；压力处于二阶量程内，测量膜片2的电容式检测达到满量程以上且处于允许波动的范围内，隔离膜片5贴附于传力件10的一侧，将剩余压力传递给传力件10，由传力件10传递至应变元件8处的应变片，应变元件8为薄壁圆筒，故而，二阶量程完成电阻应变式检测，最终，检测电路将两阶电压变化量之和放大传送出去即可。
其中，承台7包括承环71和开设于承环71中环处的安全孔72，承环71将隔离膜片5至测量膜片2的中间通道封堵，安全孔72连通该封堵处的两侧内腔，承环71的一侧固定连接于应变元件8一端。安全孔72可用于导通硅油6的通路，还可将阻尼效应应用于保护测量膜片2的安全性，以应对液路系统中的压力尖峰时刻。
其中，应变元件8由稳定棒81和开设于稳定棒81一端的应变管82组成，应变管82位于连杆9的内部，且应变管82的外壁与连杆9的内壁存在间隙，该间隙为应变元件8允许的最大形变量程，电阻应变片分别贴附于应变管82的内部和稳定棒81的外表面。将应变元件8分设为实心筒与薄壁管两端，可使两段分别用于承载和检测，其中，稳定棒81用于承载稳定，应变管82用形变检测，同时，将应变管82置于连杆9内，则考虑了系统压力尖峰时刻，应变管82的形变过大而易产生压杆失稳问题，故而以连杆9包括应变管82而将其保护，使得构件应对于系统压力尖峰时刻时，具备高安全性能。
其中，传力件10的上下边缘处均设有限位平台10a，且限位平台10a与基座1的内壁初始间距为应变元件8最大形变位移量。即当应变元件8达到预设量程的最大形变时，由限位平台10a与基座1接触，将超量程的力由传力件10传递至基座1上，从而可进一步保护应变元件8的受压安全性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种大量程高精度压力变送器，包括基座(1)、测量膜片(2)和隔离膜片(5)，其特征在于：所述隔离膜片(5)至测量膜片(2)的容腔通道内固定安装有承台(7)，所述承台(7)的一侧固定连接有应变元件(8)，所述应变元件(8)的另一端固定连接有连杆(9)，所述连杆(9)的另一端固定连接有传力件(10)，所述传力件(10)的另一侧面与隔离膜片(5)的形状相适配，在所述传力件(10)的内部开设有若干个对称分布的通孔，在所述应变元件(8)的外壁和内壁均贴附有电阻应变片并组成惠斯通全桥式电路。
2.根据权利要求1所述的一种大量程高精度压力变送器，其特征在于：所述承台(7)包括承环(71)和开设于承环(71)中环处的安全孔(72)，所述承环(71)将隔离膜片(5)至测量膜片(2)的中间通道封堵，所述安全孔(72)连通该封堵处的两侧内腔，所述承环(71)的一侧固定连接于应变元件(8)一端。
3.根据权利要求1所述的一种大量程高精度压力变送器，其特征在于：所述应变元件(8)由稳定棒(81)和开设于稳定棒(81)一端的应变管(82)组成，所述应变管(82)位于连杆(9)的内部，且应变管(82)的外壁与连杆(9)的内壁存在间隙，所述间隙为应变元件(8)允许的最大形变量程，所述电阻应变片分别贴附于应变管(82)的内部和稳定棒(81)的外表面。
4.根据权利要求1所述的一种大量程高精度压力变送器，其特征在于：所述传力件(10)的上下边缘处均设有限位平台(10a)，且限位平台(10a)与基座(1)的内壁初始间距为应变元件(8)最大形变位移量。
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