CN114216603B - 一种压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力传感器，包括可拆卸连接的盖体和壳体；盖体和壳体之间形成内部空间；盖体的下端安装电路板，电路板将内部空间分割为相互隔离的上部空间和下部空间；下部空间内设有柔性管道，以吸收油和水；柔性管道的一端与电路板上的通孔连通，其另一端与下接管嘴连通。本发明的柔性管道的管壁吸附能力强、表面积大，且不会阻碍压力的传递，从而实现既不影响传感器的灵敏度和准确性，又能够大幅提升传感器的可靠性和使用寿命。

Description

一种压力传感器

技术领域

本发明属于航空飞机仪器仪表的技术领域，具体涉及一种战斗机专用的压力传感器。

背景技术

飞机是大型并且非常精密的飞行器，其能否正常运行不仅关系到机组人员的人身安全与否，也关系到飞机能否完成任务。压力传感器是监测飞机运行情况的一位侦察兵，能够及时发现飞机的突发问题以及潜在问题。

本飞机用压力传感器是基于单晶硅材料具有压阻效应的原理制成。在单晶硅的特定晶面上，选取特定的晶向，采用半导体平面工艺的方法，制作出一组压敏电阻，并连城惠斯通电桥，当硅膜片受到压力信号作用时，电桥的一对桥臂电阻值增加，另一对桥臂电阻值相应减少，且电阻值的变化大小与压力成正比。当给电桥供给激励电压时，就可将电阻值变化的大小转变为电压信号，由于输出电压与压力成正比，从而实现测定压力大小的目的。

压力传感器安装在飞机的通气箱，随着压力的变化，传递压力的气体在进入压力传感器的同时，容易带入少量的水和油。进入传感器内部的水和油很难被带出，附着在芯体或者电路板上容易引起传感器发生故障。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种压力传感器，既不影响传感器的灵敏度和准确性，又能够大幅提升传感器的可靠性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种压力传感器，其包括可拆卸连接的盖体和壳体；盖体和壳体之间形成内部空间；盖体的下端安装电路板，电路板将内部空间分割为相互隔离的上部空间和下部空间；下部空间内设有柔性管道，以吸收油和水；柔性管道的一端与电路板上的通孔连通，其另一端与下接管嘴连通。

进一步地，盖体内开设安装腔，安装腔与内部空间连通，且在安装腔内安装芯片，芯片与电路板电连接；盖体上还设有与安装腔连通的上接管嘴。

进一步地，下接管嘴安装于壳体上；壳体上安装有与电路板电连接的插座。

进一步地，柔性管道包括结构网状管，结构网状管上设有亲水吸附层和亲油吸附层。

进一步地，亲水吸附层和亲油吸附层的横截面均为C型，且呈C型的亲水吸附层的两端和亲油吸附层的两端相互配合，以形成封闭管道。

进一步地，亲油吸附层的横截面为C型，并设于结构网状管的部分表面上；亲水吸附层的横截面为O型，设于其余结构网状管的表面和亲油吸附层的表面上；亲油吸附层位于结构网状管和亲水吸附层之间。

进一步地，柔性管道呈螺旋形卷绕在下部空间内。

进一步地，柔性管道为波纹管。

进一步地，柔性管道与电路板之间可拆卸连接，柔性管道与下接管嘴之间可拆卸连接。

进一步地，亲水吸附层的材质为超吸水纤维；所述亲油吸附层的材质为超亲油棉织物。

本发明提供的压力传感器，具有以下有益效果：

1、本发明的柔性管道的管壁吸附能力强、表面积大，且不会阻碍压力的传递，从而实现既不影响传感器的灵敏度和准确性，又能够大幅提升传感器的可靠性和使用寿命。

2、本发明在内部空间设置柔性管道，具有吸收油和水的功能特点，用以吸收从下接管嘴带入的少量水和油。

3、本发明在柔性管道中设置结构网状管，用以支撑整个管道，以保持柔性管道畅通状态，避免管道压扁而影响压力传递。

4、本发明的柔性管道可呈螺旋状卷绕在下部空间内，以增大管道长度和管壁吸附面积。

5、本发明的柔性管道可为波纹管，其管壁孔径变化，可进一步增大管壁的表面积，具有更大的吸附面积。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为一种柔性管道的结构示意图。

图3为另一种柔性管道的结构示意图。

图4为本发明第二种柔性管道的分布示意图。

图5为本发明第三种柔性管道的分布示意图。

图6是对比例的结构示意图。

其中，100、盖体；101、安装腔；102、上接管嘴；200、壳体；201、下接管嘴；202、插座；300、芯体；400、电路板；401、通孔；500、柔性管道；501、结构网状管；502、亲水吸附层；503、亲油吸附层；600、过滤层。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1，参考图1，本方案的压力传感器，包括可拆卸连接的盖体100和壳体200，盖体100和壳体200之间形成一个封闭的内部空间，盖体100的下端安装电路板400，电路板400将内部空间分割为相互隔离的上部空间和下部空间，电路板400上开设通孔401，用以连通上部空间和下部空间。

在实际应用时，电路板400并不与壳体200直接接触，因此上部空间和下部空间只是空间上的上下部空间，两个空间是连通的。但是，为了100%保证上部空间和下部空间的连通状态（避免阻碍压力专递），避免因为热膨胀系数不同等原因导致连通状态受阻，因此电路板400开设有连通上部空间和下部空间的通孔401，从而保证上部空间和下部空间压力的一致性。

本发明的电路板400在传感器中并不是结构件，作为电器元件，为了更好的延长其使用寿命，盖体100与电路板400之间设置有缓冲垫，能够减小对电路板400的震动。

本发明在下部空间内设有柔性管道500，用以吸收油和水，柔性管道500的一端与电路板400上的通孔401连通，其另一端与下接管嘴201连通。

作为本实施例盖体100的进一步方案，盖体100和壳体200可采用螺纹连接方式，也可以采用卡接的方式，或者其它可拆卸的方式，但是介于飞机的特殊工作环境，本实施例优选螺纹连接方式。

盖体100内开设安装腔101，安装腔101与内部空间连通，具体与上部空间连通。在安装腔101内安装有芯体300，芯体300为压力传感器压敏组件的主体部分，芯片将安装腔101分隔成上下两个腔体，感受的是上下两个腔体之间的压差；且芯片与电路板400之间电连接。

盖体100设有与安装腔101连通的上接管嘴102，上接管嘴102实际上就是与安装腔101的上腔体连通。

作为本实施例壳体200的进一步方案，壳体200安装有插座202和与下部空间连通的下接管嘴201，插座202与电路板400电连接，电路板400与芯体300电连接。传感器通过插座202将电引入电路板400及芯体300，同时也通过插座202将压力信号传出。

本实施例由于电路板400通孔401与下接管嘴201之间通过可吸水且可吸油的柔性管道500连接的，柔性管道500是畅通的，因此不会影响压力的传递。柔性管道500的管壁可以吸水也可以吸油，能够将从下接管嘴201带入的少量水和油吸附在管壁上，避免这些水和油在封闭的内部空间内自由汇集甚至流淌。由于柔性管道500相比电路板400、芯体300和壳体200更具吸水性且更具吸油性，因此传感器内部混入的少量水和少量油将一直浸润在柔性管道500的管壁上。柔性管道500的管壁吸附能力强且表面积大，从而实现既不影响传感器的灵敏度和准确性，又能够大幅提升传感器的可靠性和使用寿命。

实施例2，本实施的柔性管道500包括结构网状管501和结构网状管501上设有的亲水吸附层502和亲油吸附层503。

其中，结构网状管501用于支撑亲水吸附层502和亲油吸附层503，以使柔性管道500一直保持畅通状态，避免管道压扁而影响压力传递，且结构网状管501不会影响气体、水和油从管壁通过，进而使水被亲水吸附层502吸附，油被亲油吸附层503吸附。

参考图2和图3，图中示出的是亲水吸附层502和亲油吸附层503都附着在结构网状管501外表面的情况，在实际应用中，亲水吸附层502和亲油吸附层503也可以附着在结构网状管501的内表面，故应理解为亲水吸附层502和亲油吸附层503的两种附着方式，均应在本发明的保护范围内。

作为本实施例柔性管的一种实施方案，参考图2，亲水吸附层502和亲油吸附层503的横截面均为C型，且呈C型的亲水吸附层502的两端和亲油吸附层503的两端相互配合，以形成封闭管道，该封闭管道可以为多种形状，如多边形，本实施例优选为O型的管道。

图2中展示的亲水吸附层502和亲油吸附层503各占了50%，实际上在使用的时候，可以根据不同工作环境的水油比，如亲水吸附层502和亲油吸附层503之间的比例为3:7、4:6等等，增加或者减少其中一种材质的使用比例，避免其中一种材质先达到饱和状态，能够最大限度增加传感器的使用寿命。

作为本实施例柔性管的另一种实施方案，参考图3，然而上述结构其亲水吸附层502的C型两端与亲油吸附层503的C型两端分别连接，其制作工艺较为复杂，为了方便制造。

如图3所示，展示了另一种柔性管道500的结构，亲油吸附层503的横截面为C型，并设于结构网状管501的部分表面上；亲水吸附层502的横截面为O型，设于其余结构网状管501的表面和亲油吸附层503的表面上；亲油吸附层503位于结构网状管501和亲水吸附层502之间。

制作时，只需要将亲油吸附层503沿着结构网状管501的轴向贴在结构网状管501外壁上，然后用亲水吸附层502缠绕在结构网状管501和亲油吸附层503外固定就可以了，其操作简单，效率高，且成本低廉。

针对于油水掺杂比例较高的环境，为了进一步延长整个传感器的使用寿命，设计柔性管道500为可更换的结构，柔性管道500与电路板400可拆卸连接，柔性管道500与下接管嘴201可拆卸连接。可以通过定期更换柔性管道500的方式极大延长传感器整体寿命。

需要注意的是，本实施例图3所展示的只是亲油吸附层503在内，亲水吸附层502在外的形式，也可以采用亲水吸附层502在内，亲油吸附层503在外的形式，即该两种分布方式均属于本发明的保护范围之内。

实施例3，参考图4，为了进一步延长压力传感器的使用寿命，本实施例在实施例1的基础上，给出一种柔性管道500的分布方式，将柔性管道500呈螺旋形卷绕在下部空间内，增长了柔性管道500的长度，即增加了管道壁对水和油的吸附面积，能够极大提高压力传感器的耐用性。同时螺旋形卷绕，能够让气体通过时产生离心力，将水和油甩到管壁上，进一步减小了水和油通过柔性管道500的几率。

由于盖体100和壳体200优选还是采用螺纹连接的方式，将柔性管道500的两端分别连接电路板400通孔401和下接管嘴201，在盖体100旋入壳体200的过程中，柔性管道500在盖体100和壳体200螺纹旋转的同时，即自然而然就形成可螺旋形状。

作为柔性管道500的另一种分布方式，参考图5，为了更进一步延长压力传感器的使用寿命，本实施例在上述实施例的基础上，将柔性管道500设计为波纹管。波纹管因为管径的变化，通过的气流会发生径向的窜动，有利于气流中带入的水和油接触管壁，进一步减小了水和油通过柔性管道500的几率。同时波纹管相比于直管，其管壁表面积更大，压力传感器的使用寿命获得更进一步的延长。

本发明以上实施例的亲水吸附层502可采用现有的超吸水纤维制成，其吸水能力远超天然棉，能够极大提高吸水饱和能力。亲油吸附层503采用现有的超亲油棉织物制成。

对比例：

参考图6，本对比例的结构与实施例1不同的地方在于未采用柔性管道500的连接结构，而是采用过滤层600的结构。过滤层600同样可吸水且可吸油，过滤层600设置在壳体200内，将壳体200的空间划分成上下两部分。从下接管嘴201进入的气体、水和油都要经过过滤层600的过滤才能传递到上方。然而，过滤层600的工作原理依赖压力驱动，需要过滤层600的两面之间有压差才能够实现。经过实验发现过滤层600会影响压力的传递，会影响到传感器的精确性。虽然可以通过对传感器输出信号的修正弥补此项缺陷，但是随着使用时间的增长，过滤层600不断过滤下水和油，其孔隙不断被水和油阻塞，通透性也随着发生变化，那么它对压力传递的影响也会发生变化，就无法通过修正来进行弥补了。因此，对比例就无法实现既不影响传感器的灵敏度和准确性，又大幅提升传感器的可靠性和使用寿命的目的。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种压力传感器，其特征在于：包括可拆卸连接的盖体和壳体；所述盖体和壳体之间形成内部空间；所述盖体的下端安装电路板，电路板将内部空间分割为相互隔离的上部空间和下部空间；所述下部空间内设有柔性管道，以吸收油和水；所述柔性管道的一端与电路板上的通孔连通，其另一端与下接管嘴连通；

所述下接管嘴安装于壳体上；所述壳体上安装有与电路板电连接的插座；

所述柔性管道包括结构网状管，结构网状管上设有亲水吸附层和亲油吸附层；

所述亲水吸附层和亲油吸附层的横截面均为C型，且呈C型的亲水吸附层的两端和亲油吸附层的两端相互配合，以形成封闭管道。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述盖体内开设安装腔，安装腔与内部空间连通，且在安装腔内安装芯片，芯片与电路板电连接；所述盖体上还设有与安装腔连通的上接管嘴。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述柔性管道呈螺旋形卷绕在下部空间内。

4.根据权利要求1-3任一所述的压力传感器，其特征在于：所述柔性管道为波纹管。

5.根据权利要求1-3任一所述的压力传感器，其特征在于：所述柔性管道与电路板之间可拆卸连接，所述柔性管道与下接管嘴之间可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述亲水吸附层的材质为超吸水纤维；所述亲油吸附层的材质为超亲油棉织物。

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