CN111829715B - 基于电桥的压强传感器,压强测量系统以及压强测量方法 - Google Patents
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Abstract
基于电桥的压强传感器,压强测量系统以及压强测量方法属于传感器领域、压强测量领域。在很多行业都需要测量压强或者压强的差值。现有测量压强的技术有待进一步更新。压强传感器,容器由绝缘材料制成,容器内设有一个弹性膜制成的气腔,压强测量系统,包括惠斯通电桥,压强测量方法,是基于压强测量系统进行。本发明能够方便的测量压强或者压强差。
Description
本分案申请的原案是发明申请,原案申请号是2019103251269,发明名称是压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法,申请日是2019年4月22日。
技术领域
本发明属于传感器领域、压强测量领域。
背景技术
气体、液体统称为流体,针对流体压强的测量是流体物理性质的重要参数。
在很多行业都需要测量压强或者压强的差值。
测量压强实质上是测量压强的差值,因为即使是一个流体的压强,其本质还是和一个标准数值的比对。
现有测量压强的技术有待进一步更新。
发明内容
本发明提出一种压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法,1,压强传感器,包括无盖的长方体容器,其特征是:容器由绝缘材料制成,容器内设有一个弹性膜制成的气腔,气腔底部和容器底面固定连接,气腔向容器顶部拱起,气腔在容器底面居中设置,容器顶部设有由弹性材料制成的感压膜,球形导电颗粒填充于感压膜与气腔之间,容器的两个相对内表面贴敷导电层,两个接线端分别电性连接这两个导电层。
,如上述1所述的压强传感器,其特征是:感压膜贴敷有弹性网,弹性网的位置居中设置,有两根以上的弹性绳连接弹性网和容器底面,且弹性绳相对于容器底面的中心对称设置。
,压强测量系统,包括惠斯通电桥,所述惠斯通电桥:R1和R2串联作为一个支路,R3和R4串联作为另一个支路,这两个支路并联,还包括检流计,其特征是:R1、R2为能够获悉其阻值数值的可变电阻构成,R3和R4为上述1所述的压强传感器,R3和R4的两个接线端就是上述1所述的两个接线端。
,压强测量方法,其特征在于,所述压强测量方法基于上述3所述的压强测量系统,其步骤是:
第一步,让R3的感压膜和第一流体接触,让R4的感压膜和第二流体接触,第二步,第一流体产生的压强导致R3的感压膜形变,继而导致R3的气腔发生形变,于是R3的阻值发生变化;
第二流体产生的压强导致R4的感压膜形变,继而导致R4的气腔发生形变,于是R4的阻值发生变化;
第三步,通过检流计指针的偏转方向以及偏转角度,获悉第一流体和第二流体的压强关系。
本发明能够方便的测量压强或者压强差。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明电路图。
图3是本发明结构示意图。
图4是本发明局部俯视图。
图中:1,容器;11,第一导电层;12,第二导电层;21,第一接线端;22,第二接线端;3,球形导电颗粒;4,感压膜;5,气腔;41,弹性网;42,弹性绳。
具体实施方式
参见图1,图1是本发明结构示意图。图中展示了压强传感器,包括无盖的长方体容器1,容器1由绝缘材料制成,容器1由刚性材料制成,刚性材料,指的是形变能够忽略不计的材料,比如由厚度1cm的亚克力板制成容器1,容器1内设有一个弹性膜制成的气腔5,弹性膜优选橡胶膜,比如制造气球用的橡胶膜,气腔5底部和容器1底面固定连接,特别强调的是,气腔5底部和容器1底面固定连接对于提高测量准确度非常重要,这样的结构设计,可以使相同压强的情况下,球形导电颗粒3的分布相同,从而确保电阻相同,这是本发明的发明点之一,也就是说气腔5底部和容器1底面固定连接这个技术特征其解决的技术问题、达到的技术效果是现有技术没有给出启示的。气腔5向容器1顶部拱起,气腔5在容器1底面居中设置,容器1顶部设有由弹性材料制成的感压膜4,感压膜4用于感受待测流体的压强,弹性材料优选橡胶,感压膜4受到压力会向容器1内部形变,继而压迫气腔5形变,该过程导致球形导电颗粒3重新分布。球形导电颗粒3填充于感压膜4与气腔5之间,容器1的两个相对内表面贴敷导电层,两个接线端分别电性连接这两个导电层。球形导电颗粒3优选直径1-3mm的导电物,球形导电颗粒3优选由金属制得,并且球形导电颗粒3由同一种材料制成,并且球形导电颗粒3的直径相同。球形导电颗粒3由同一种材料制成,并且球形导电颗粒3的直径相同这是确保测量准确的必要条件。
第一导电层11和第二导电层12统称为导电层,导电层优选导电性能良好的材料制成,例如导电层是铜箔,或者银箔,金箔固然更好,但是,金箔价格较高。导电层和球形导电颗粒3接触,形成电性连接,当然,导电层不是和每个球形导电颗粒3都接触。
球形导电颗粒3填充于感压膜4与气腔5之间,这句话的意思还包括:感压膜4和气腔5之间填充满球形导电颗粒3,这个填充是满的,而不是填充一部分,当然,任何人都可以理解,既然是球形导电颗粒3的形状是球形,肯定不是所有空间都被占据。假设球形导电颗粒3的直径为d,那么,在感压膜4和气腔5之间,不存在边长为d的立方体区域内无球形导电颗粒3。
球形导电颗粒3的另一个技术效果是易于重新分布,基于形变测量电阻通常采用粉末,粉末有时候很难形变,这给测量带来极大误差,所以,球形导电颗粒3不仅仅是为了导电,还为了形变。
本传感器的原理:第一接线端21和第二接线端22之间存在电阻,测量电阻属于现有技术,并且是非常成熟的技术。这两个接线端之间的电阻由球形导电颗粒3的分布决定,而球形导体颗粒的分布由感压膜4受到的压强决定。那为什么要设置气腔5呢,设置气腔5能够大范围的改变球形导电颗粒3的分布,从而提高测量精度,并且气腔5的存在使得制造本传感器变的容易:在感压膜4和气腔5之间允许气体存在。现有测量流体压强的装置,其内部的压强被严格控制,那么,生产现有传感器的时候,为了严格控制内部压强,需要消耗大量生产成本。另外,现有传感器随着岁月流逝,内部压强有少许改变,导致传感器很难被标定,本发明的气腔5解决了这个问题:不但允许气体存在,而且对气体的压强不需要严格控制,同时,易于标定传感器。
为了容易看清楚附图,本说明书附图绘制的球形导电颗粒3被明显放大了。
为了进一步缩小测量误差的方差,参见图3和图4,感压膜4贴敷有弹性网41,弹性网41优选橡胶制成,弹性网41的位置居中设置,有两根以上的弹性绳42连接弹性网41和容器1底面,且弹性绳42相对于容器1底面的中心对称设置。弹性网41的位置居中设置,这里的居中,指的是:弹性网41距离长方形两个相对侧面的距离相等。容器1底面的中心,指的是:容器1底面对角线的交点。
本领域技术人员看了本说明书以后,能够知晓,弹性网41应该对称分布网格,以免形变的时候发生形变量不对称的情况。
弹性绳42具有两端,一端连接弹性网41,一端连接容器1的底面。
弹性网41和弹性绳42的设置,使得感压膜4在受到相同压强的时候,第一接线端21和第二接线端22的电阻测量误差大大减小。其原因是感压膜4的中部区域因为弹性网41的存在会导致感压膜4中部区域强度较大,在形变的时候,呈形变变化率较小的方式发生变形,于是可以在更长的路径形成电阻的变化,这样可以减小电阻变化的偶然误差。弹性网41和弹性绳42的设置,其解决的技术问题和达到的技术效果,是现有技术没有启示的,这是本发明的重要发明点之一。
参见附图2,是本发明所述的压强测量系统的电路图,压强测量系统包括惠斯通电桥,惠斯通电桥(又称单臂电桥)是一种可以精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥电阻R1,R2,R3,R4叫做电桥的四个臂,G为检流计,用以检查它所在的支路有无电流以及电流方向和大小。
当G无电流通过时,称电桥达到平衡。平衡时,四个臂的阻值满足一个简单的关系,利用这一关系就可测量电阻。这属于现有技术。即使电桥没有达到平衡,若知晓足够物理数据,根据G的指针偏转方向和偏转角度,仍然可以测量电阻。
惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路,这四个电阻分别叫做电桥的桥臂,惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化,单片机采集可变电阻两端的电压然后处理,就可以计算出相应的物理量的变化,是一种精度很高的测量方式。
所述惠斯通电桥:R1和R2串联作为一个支路,R3和R4串联作为另一个支路,这两个支路并联,还包括检流计,其特征是:R1、R2为能够获悉其阻值数值的可变电阻构成,R3和R4为本发明所述的压强传感器,R3和R4的两个接线端就是上述压强传感器的两个接线端。
和R2优选电阻箱,电阻箱是能够获悉电阻数值的可变电阻。
压强测量方法,其特征在于,所述压强测量方法基于本发明所述压强测量系统进行的,其步骤是:
第一步,让R3的感压膜4和第一流体接触,让R4的感压膜4和第二流体接触,这里的接触,指的是让R3感压膜4受到的压强和和第一流体自身的压强相同,R4感压膜4受到的压强和和第二流体自身的压强相同,
第二步,第一流体产生的压强导致R3的感压膜4形变,继而导致R3的气腔5发生形变,于是R3的阻值发生变化;当然,内部承装的球形导电颗粒3位置分布发生了变化。
第二流体产生的压强导致R4的感压膜4形变,继而导致R4的气腔5发生形变,于是R4的阻值发生变化;当然,内部承装的球形导电颗粒3位置分布发生了变化。
第三步,通过检流计指针的偏转方向以及偏转角度,获悉第一流体和第二流体的压强关系。
通常测量液体压强的传感器仅仅能测量液体的压强,而不能测量气体的压强;通常测量气体压强的传感器仅仅能测量气体的压强,而不能测量液体的压强。本发明不仅能测量气体的压强,而且能测量液体的压强,且R3测量液体压强的同时R4测量气体的压强。
在实际生产中,有时候,仅仅需要知晓两个流体之间的压强差,那么,本领域技术人员在看了本说明书以后,很容易通过设置R1和R2的阻值,然后获悉两个流体之间的压强差。
如果需要获悉一种流体的压强,那么可以把R3和待测流体接触,R4和已知压强的流体接触,就可以实现对待测流体的压强测量。
本领域技术人员应当知晓,为了获悉精确的数值,有必要的时候,可以把本发明和已知压强的流体比对,确定检流计指针的偏转角度,从而确定压强的数值。
本发明结构简单,用途广泛,能够测量液体、气体压强并且具有易于标定、测量精准的优点。
Claims (2)
1.压强测量系统,其特征在于:采用的压强传感器包括无盖的长方体容器,容器由绝缘材料制成,容器内设有一个弹性膜制成的气腔,气腔底部和容器底面固定连接,气腔向容器顶部拱起,气腔在容器底面居中设置,容器顶部设有由弹性材料制成的感压膜,球形导电颗粒填充于感压膜与气腔之间,且填充满,容器的两个相对内表面贴敷导电层,两个接线端分别电性连接这两个导电层;感压膜贴敷有弹性网,弹性网的位置居中设置,有两根以上的弹性绳连接弹性网和容器底面,且弹性绳相对于容器底面的中心对称设置;所述系统包括惠斯通电桥,所述惠斯通电桥为:R1和R2串联作为一个支路,R3和R4串联作为另一个支路,这两个支路并联,还包括检流计, R1、R2为能够获悉其阻值数值的可变电阻构成,R3、R4的两个接线端就是所述压强传感器的两个接线端。
2.一种基于权利要求1所述的压强测量系统的压强测量方法,其特征在于,第一步,让R3的感压膜和第一流体接触,让R4的感压膜和第二流体接触,第二步,第一流体产生的压强导致R3的感压膜形变,继而导致R3的气腔发生形变,于是R3的阻值发生变化;第二流体产生的压强导致R4的感压膜形变,继而导致R4的气腔发生形变,于是R4的阻值发生变化;第三步,通过检流计指针的偏转方向以及偏转角度,获悉第一流体和第二流体的压强关系。
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110006577B (zh) * | 2019-04-22 | 2020-08-28 | 王久钰 | 压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2946402A1 (de) * | 1979-11-16 | 1981-05-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zur langzeitueberwachung gasfoermiger schadstoffemissionen und -immissionen, insbesondere in luft |
CN203337310U (zh) * | 2013-01-31 | 2013-12-11 | 广东乐心医疗电子股份有限公司 | 一种气压测量电路 |
CN206019883U (zh) * | 2016-09-10 | 2017-03-15 | 山西省交通科学研究院 | 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN85101132A (zh) * | 1985-04-01 | 1987-01-31 | 罗斯蒙特公司 | 具有基本上平整的测量模片过压止动器的压力传感器 |
US5679888A (en) * | 1994-10-05 | 1997-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dynamic quantity sensor and method for producing the same, distortion resistance element and method for producing the same, and angular velocity sensor |
CN1088514C (zh) * | 1997-11-14 | 2002-07-31 | 中国科学院电子学研究所 | 微腔充气型真空微电子压力传感器 |
KR100446942B1 (ko) * | 2000-02-29 | 2004-09-01 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 도전성 접착제와 전자 부품의 실장체 및 그 실장 방법 |
DE10218613A1 (de) * | 2002-04-25 | 2003-12-04 | Wet Automotive Systems Ag | Vorrichtung zur Detektion mechanischer Kräfte |
JP2004198119A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Toa Harbor Works Co Ltd | コンクリート構造物のひび割れモニタリング材料およびそれを使用したモニタリング方法 |
CN1452201A (zh) * | 2003-05-19 | 2003-10-29 | 华南理工大学 | 超温保护装置及其温度敏感材料 |
JP2004355954A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 廃電池の処理方法 |
US7260999B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-08-28 | 3M Innovative Properties Company | Force sensing membrane |
US8079269B2 (en) * | 2007-05-16 | 2011-12-20 | Rosemount Inc. | Electrostatic pressure sensor with porous dielectric diaphragm |
DE102008024737B3 (de) * | 2008-05-20 | 2010-01-07 | SectorCon Ingenieurgesellschaft für System- und Softwaretechnik mbH | Piezoelektrischer Sensor zur Druckfluktuationsmessung |
JP4816750B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2011-11-16 | 住友電気工業株式会社 | プリント配線基板の接続方法 |
FR2963445B1 (fr) * | 2010-08-02 | 2013-05-03 | Nanomade Concept | Surface tactile et procede de fabrication d'une telle surface |
CN102455234B (zh) * | 2010-11-01 | 2014-04-30 | 香港纺织及成衣研发中心 | 薄膜型风压传感器及相应的无线传感网络 |
DE202014103355U1 (de) * | 2014-07-22 | 2014-08-19 | Infineon Technologies Ag | Eine Vorrichtung und ein System zum Detektieren einer physikalischen Größe |
CN104880144B (zh) * | 2015-06-12 | 2018-06-08 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 具有显示面板的变形检测功能的电子装置及相应的方法 |
CN204944729U (zh) * | 2015-09-17 | 2016-01-06 | 重庆城市管理职业学院 | 一种气压检测装置 |
US9959004B2 (en) * | 2015-11-12 | 2018-05-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Deformation sensor |
WO2017171874A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Package-integrated piezoelectric optical grating switch array |
CN107765091A (zh) * | 2016-08-18 | 2018-03-06 | 国家电网公司 | 一种原位土壤取样电阻率测量装置 |
CN108627080A (zh) * | 2017-03-20 | 2018-10-09 | 上海敏传智能科技有限公司 | 一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料 |
CN107329928B (zh) * | 2017-06-15 | 2020-08-04 | 清华大学 | 一种液态金属计算机 |
CN108152590A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-12 | 河北科技大学 | 粉末电导率测试装置 |
CN109115379A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-01 | 黎汉银 | 压力传感器 |
CN110006577B (zh) * | 2019-04-22 | 2020-08-28 | 王久钰 | 压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法 |
-
2019
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2946402A1 (de) * | 1979-11-16 | 1981-05-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zur langzeitueberwachung gasfoermiger schadstoffemissionen und -immissionen, insbesondere in luft |
CN203337310U (zh) * | 2013-01-31 | 2013-12-11 | 广东乐心医疗电子股份有限公司 | 一种气压测量电路 |
CN206019883U (zh) * | 2016-09-10 | 2017-03-15 | 山西省交通科学研究院 | 一种基于往复式气动结构的光纤光栅压力传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110006577B (zh) | 2020-08-28 |
CN111829715A (zh) | 2020-10-27 |
CN110006577A (zh) | 2019-07-12 |
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