CN112857627A - 一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压力传感器检测技术领域，具体是一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统及其测试方法。检测系统包括高压气泵、可调压容舱、膜片夹具及后端电路检测系统。该系统的可调压容舱设有一组进气通道、四组测试通道及气压显示端口，进气通道与测试通道均设有阀门装置；膜片夹具设有放置陶瓷膜片及调理电路板的凹腔，凹腔内设置O形密封圈，密封夹具一端设置带导线通孔的尼龙封盖，另一端设有螺纹连接头；后端电路检测系统包括信号采集装置及软件控制窗口。本发明具有快速封装、操作简便、多线程测量、可横向比对标定的优点，可用于电容式压力传感器的快速封装及测试。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感器检测技术领域，具体是一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统及其测试方法。
背景技术
陶瓷电容式压力传感器采用特殊陶瓷材料制作，具有抗腐蚀、耐高温优点，可用于高温、腐蚀等特殊环境下。压力传感器在初步制备完成后需要对其进行信号校准和检测，从而保证产品的精度和质量。
目前的检测系统多为胶封安装后检测，并没有专用的快速检测装置，且不足以满足开发测试环节对产品的集中比对校准要求，使得校准和检测流程繁琐，影响效率，并不足以满足批量测试要求
现有的陶瓷压力传感器的封装结构较为复杂严密，无法做到拆卸和维护，不足以满足传感器开发阶段的调校要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决陶瓷压力传感器在开发调试环节拆装不便、可重复性差、难以横向比对标定的问题，以提供一种快速封装、操作简便的压力检测系统及测试方法，以实现多线程测量、多组横向比对标定。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统，包括高压气泵、可调压容舱、膜片夹具以及后端电路检测系统，其特征在于：所述可调压容舱设有一组进气通道、四组测试通道及气压显示端口，进气通道与测试通道均设有阀门装置；膜片夹具设有放置陶瓷膜片及调理电路板的夹具凹腔，夹具凹腔内设置O形密封圈，膜片夹具一端设置带导线通孔的尼龙封盖，另一端设有螺纹连接头；后端电路检测系统包括信号采集装置及软件控制窗口。
所述高压气泵通过气源管道、进气阀门与可调压容舱的进气通道连接。
所述膜片夹具通过螺纹连接头与可调压容舱的测试通道连接。
所述气压显示端口设有气压仪表。
所述调理电路板焊接在陶瓷膜片的背面，通过导线穿过尼龙封盖通孔与信号采集装置连接，信号采集装置与软件控制窗口连接。
作为优选的技术方案，可调压容舱、膜片夹具均由304不锈钢制作而成的；夹具的尼龙封盖及和尼龙封盖中的垫片由PA6尼龙材料制作而成；O形密封圈由丁晴胶材料制作而成；可调压容舱各通道端口密封用生料带均由聚四氟乙烯材料制作而成。
可调压容舱设有四组测试通道，均可设独立压力传感器进行校准和测试。信号采集装置可同时接受八通道以电压形式输出的信号，软件控制窗口的控制软件可将电压参数转化为压力参数输出。
进一步的，本发明还提供了上述陶瓷电容式压力传感器的测试方法，包括如下步骤：
步骤一：将陶瓷膜片及调理电路板安装在膜片夹具内，旋紧尼龙封盖；
步骤二：将膜片夹具安装于对应的测试通道上，检测气密性；
步骤三：连接调理电路板电路至信号采集装置，保证软件控制窗口正常接发信号；
步骤四：打开高压气泵及进气通道和测试通道的阀门，调控可调压容舱舱内气压；
步骤五：将单组或多组内装有陶瓷膜片的膜片夹具连接至可调压容舱，进行信号校准及测试。
与现有技术相比，本发明的增益效果是：
1.测试装置结构简单，密封夹具安装方便，易拆卸维护，操作简便，稳定性高，气密性好；
2.保证了压力传感器后端封装结构需要的尺寸精度，并具有足够的机械强度和使用寿命；
3.可实现多线程测量、多组横向比对标定，可将电压或电流参数转化为压力参数输出，相互之间互不干扰，精度高；
4.本发明检测装置设计科学、结构合理、使用方便，降低了调试压力传感器的成本。
附图说明
此处的附图用来提供对本发明的进一步说明，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为陶瓷电容式压力传感器压力检测系统示意图；
图2为膜片夹具结构示意图。
图中：1--高压气泵； 2--气源管道；
3--进气阀门； 4--可调压容舱；
5--气压显示端口； 6—9--出气阀门；
10--膜片夹具； 11--信号采集装置；
12--软件控制窗口； 13--螺纹连接头；
14--夹具凹腔； 15--夹具壳体；
16--密封圈圆腔； 17--尼龙封盖。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1和2，一种用于陶瓷压力传感器的压力测试系统包括高压气泵1、可调压容舱4、气压显示端口5、膜片夹具10、信号采集装置11及软件控制窗口12。高压气泵1通过气源管道2与可调压容舱4相连，可调压容舱4进气口处设有进气阀门3，可调压容舱4设有气压显示端口5及出气阀门6—9，膜片夹具10引出的调理电路板与信号采集装置11相连，信号采集装置11将来自压力传感器的电信号传输给软件控制窗口12，信号采集装置11与软件控制窗口12之间所用数据连接线为RS-485通讯线，信号采集装置11可同时接受八通道以电压形式输出的信号，软件控制窗口12自带的控制软件可将电压参数转化为压力参数输出。
可调压容舱4设有四组测试通道，各组测试通道均设有出气阀门6—9，可调压容舱4气压显示端口5安装有高精度气压仪表，气压仪表可准确显示10MPa以内的气压强度，可调压容舱4可最多容纳125dm3气体，最大承受压强为80兆帕。
膜片夹具壳体为不锈钢304材质，公差等级为7级，螺纹连接头13螺纹尺寸为
末端留有一定余量，膜片夹具上设有与陶瓷膜片尺寸相匹配的夹具凹腔14，夹具凹腔14靠近螺纹连接头13一端设有密封圈圆腔16，用于放置密封圈防止漏气。
实际检测时，陶瓷膜片及密封圈置于膜片夹具10内，调理电路板焊接于陶瓷膜片背面，连接导线穿过尼龙封盖17中心孔隙再连接至外部信号采集装置11。膜片夹具螺纹连接处缠以生料带，防止漏气。可调压容舱4设有四组测试通道，各组测试通道均设有出气阀门6—9，则可同时校准和检测多个陶瓷压力传感器。
进一步的，上述陶瓷电容式压力传感器测试方法，包括如下步骤：
步骤一：将O形密封圈置于密封圈圆腔16内，然后将调理电路板焊接至陶瓷膜片背面，整体填装在夹具凹腔14内，引出连接调理电路板的导线，旋紧尼龙封盖，检测气密性；
步骤二：将膜片夹具10通过螺纹连接头13连接至可调压容舱4的测试通道，螺纹连接头13用聚四氟乙烯生料带缠绕保证连接气密性。
步骤三：将调理电路板引出的导线连接至信号采集装置11，再通过RS485通讯线与软件控制窗口12相连，操作人员可通过控制软件实现对调理电路板上调理芯片的信号校准和对膜片夹具10内陶瓷膜片的性能测试。
步骤四：首先打开高压气泵1电源开关，然后打开进气阀门3，此时可通过气压仪表示数得知舱内实时气压值。可调压容舱4设有四组测试通道，可通过开闭测试通道出气阀门对舱内气压进行控制。
步骤五：将单组或多组内装有陶瓷膜片的膜片夹具10连接至可调压容舱4，首先进行调理电路板上调理芯片校准，设定量程范围，在空载和满载状态下测量输出电压，使用软件控制窗口12校准功能对调理电路板上调理芯片进行校准，而后对膜片夹具10内陶瓷膜片进行实时压力测试。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统，包括高压气泵、可调压容舱、膜片夹具以及后端电路检测系统，其特征在于：所述可调压容舱设有一组进气通道、四组测试通道及气压显示端口，进气通道与测试通道均设有阀门装置；膜片夹具设有放置陶瓷膜片及调理电路板的夹具凹腔，膜片夹具一端设置带导线通孔的尼龙封盖，另一端设有螺纹连接头；后端电路检测系统包括信号采集装置及软件控制窗口；所述高压气泵通过气源管道、进气阀门与可调压容舱的进气通道连接；所述膜片夹具通过螺纹连接头与可调压容舱的测试通道连接；所述气压显示端口设有气压仪表；所述调理电路板焊接在陶瓷膜片的背面，通过导线穿过尼龙封盖通孔与信号采集装置连接，信号采集装置与软件控制窗口连接。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统，其特征在于：膜片夹具壳体由304不锈钢制作而成的，公差等级为7级；螺纹连接头螺纹尺寸为φ1/4，末端留有余量；膜片夹具的尼龙封盖及和尼龙封盖中的垫片由PA6尼龙材料制作而成；可调压容舱由304不锈钢制作而成，最多容纳125dm3气体，最大承受压强为80兆帕；可调压容舱各通道端口密封用生料带均由聚四氟乙烯材料制作而成。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统，其特征在于：可调压容舱设有四组测试通道，均可设独立压力传感器进行校准和测试；信号采集装置可同时接受八通道以电压形式输出的信号，软件控制窗口的控制软件可将电压参数转化为压力参数输出。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器压力检测系统，其特征在于：气压仪表可准确显示10MPa以内的气压强度；夹具凹腔靠近螺纹连接头一端设有密封圈圆腔，用于放置O形密封圈防止漏气，O形密封圈由丁晴胶材料制作而成。
5.利用如权利要求1所述系统对陶瓷电容式压力传感器的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将陶瓷膜片及调理电路板安装在膜片夹具内，旋紧尼龙封盖；
步骤二：将膜片夹具安装于对应的测试通道上，检测气密性；
步骤三：连接调理电路板电路至信号采集装置，保证软件控制窗口正常接发信号；
步骤四：打开高压气泵及进气通道和测试通道的阀门，调控可调压容舱舱内气压；
步骤五：将单组或多组内装有陶瓷膜片的膜片夹具连接至可调压容舱，进行信号校准及测试。
6.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将O形密封圈置于密封圈圆腔内，然后将调理电路板焊接至陶瓷膜片背面，整体填装在夹具凹腔内，引出连接调理电路板的导线，旋紧尼龙封盖，检测气密性；
步骤二：将膜片夹具通过螺纹连接头连接至可调压容舱的测试通道，螺纹连接头用聚四氟乙烯生料带缠绕保证连接气密性；
步骤三：将调理电路板引出的导线连接至信号采集装置，再通过RS485通讯线与软件控制窗口相连，通过控制软件实现对调理电路板上调理芯片的信号校准和对膜片夹具内陶瓷膜片的性能测试；
步骤四：首先打开高压气泵电源开关，然后打开进气阀门，此时可通过气压仪表示数得知舱内实时气压值，可调压容舱设有四组测试通道，可通过开闭测试通道出气阀门对舱内气压进行控制；
步骤五：将单组或多组内装有陶瓷膜片的膜片夹具连接至可调压容舱，首先进行调理电路板上调理芯片校准，设定量程范围，在空载和满载状态下测量输出电压，使用软件控制窗口校准功能对调理电路板上调理芯片进行校准，而后对膜片夹具内陶瓷膜片进行实时压力测试。
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