CN114413976A - 一种电容式差压传感器稳形结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容式差压传感器稳形结构，包括两个第一膜座，两个第一膜座之间夹设有膜片，两个第一膜座边缘对焊连接以将膜片固定，每个第一膜座与膜片之间形成密封的感应腔，每个感应腔分别连接有引压管，每个引压管分别从相应的第一膜座密封穿出，每个第一膜座外分别设置有稳压块，稳压块与相应的第一膜座外侧边缘密封固定连接，从而围成稳压腔，稳压腔与位于膜片同侧的感应腔分居于相应的第一膜座两侧，稳压腔与同侧的感应腔或引压管连通。本发明的有益效果：对于每个第一膜座，由于其两侧的稳压腔与感应腔内液体压力始终一致，因此可以抑制高压状态下第一膜座向外变形，从而提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力测量装置，具体涉及一种电容式差压传感器稳形结构。
背景技术
压力变送器广泛应用于流体压力和流量测量装置上。一类压力变送器的核心检测元件是膜片式差压传感器。膜片式差压传感器将流体不同位置的两个压力信号转换为电容信号的变化，接着后端的检测电路对电容信号的变化进行处理，得到外加压力的差压值。
膜片式差压传感器包括两个圆盘状的膜座，两个膜座之间设有测量膜片，两个膜座对焊连接，将测量膜片夹紧。测量膜片与两个膜座之间分别设有用于容纳硅油的感应腔，两个感应腔分别连接有引压管，引压管将外部待测压力引入测量膜片两侧。由于两侧压强不同，测量膜片向压强较小侧变形，变形量的大小反映为电容信号的变化。
在测量高压流体时，感应腔内的压力显著增大，虽然膜座由刚性材料制成，但高压下两个膜座会向外膨胀变形，这种微量的变形也将对测量膜片的形变产生干扰，导致测量精度降低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电容式差压传感器稳形结构。
其技术方案如下：
一种电容式差压传感器稳形结构，包括两个第一膜座，两个所述第一膜座之间夹设有膜片，两个所述第一膜座边缘对焊连接以将所述膜片固定，每个所述第一膜座与所述膜片之间形成密封的感应腔，每个所述感应腔分别连接有引压管，每个所述引压管分别从相应的所述第一膜座密封穿出，其关键在于，每个所述第一膜座外分别设置有稳压块，所述稳压块与相应的所述第一膜座外侧边缘密封固定连接，所述稳压块与相应的所述第一膜座之间围成稳压腔，所述稳压腔与位于所述膜片同侧的所述感应腔分居于相应的所述第一膜座两侧，所述稳压腔与位于所述膜片同侧的所述感应腔或所述引压管连通。
作为优选技术方案，上述引压管的内端开口于相应的所述感应腔，所述引压管向外先后密封穿过位于所述膜片同侧的所述第一膜座和稳压块，且在对应的所述稳压腔内开口，以与该稳压腔连通。
作为优选技术方案，上述稳压块为第二膜座，所述第二膜座的结构与所述第一膜座相同；
所述第一膜座呈圆盘状，其朝向所述膜片一侧开有凹槽；
所述第二膜座上的凹槽朝向相应的所述第一膜座外侧面。
作为优选技术方案，上述第一膜座包括玻璃材质的内圆盘和金属材质的外圆盘，所述内圆盘的内侧面上开设有所述凹槽，所述内圆盘与所述外圆盘熔结，所述内圆盘的外侧面和边缘被所述外圆盘覆盖；
两个所述第一膜座的外圆盘的边缘夹持所述膜片并焊接连接。
作为优选技术方案，上述第一膜座中心穿设有直管，该直管的两端分别开口于所述凹槽槽底面和外圆盘外侧面，该直管管壁与所述内圆盘和外圆盘密封。
作为优选技术方案，上述第二膜座中心穿设有弯管，该弯管的内端开口于所述第二膜座的凹槽槽底面，该弯管的内端与所述直管的外端正对，该弯管的外端向外穿出所述第二膜座，该弯管的外壁与所述第二膜座密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果：对于每个第一膜座，由于其两侧的稳压腔与感应腔内液体压力始终一致，因此可以抑制高压状态下第一膜座向外变形，从而提高测量精度。
附图说明
图1为差压传感器模块的结构示意图；
图2为测量模块的第一个视角的结构示意图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为测量模块的第二个视角的结构示意图；
图5为图4中B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1～3所示，一种电容式差压传感器稳形结构，包括两个第一膜座110，两个所述第一膜座110之间夹设有膜片120，两个所述第一膜座110边缘对焊连接以将所述膜片120固定，每个所述第一膜座110与所述膜片120之间形成密封的感应腔130，每个所述感应腔130分别连接有引压管160，每个所述引压管160分别从相应的所述第一膜座110密封穿出，每个所述第一膜座110外分别设置有稳压块140，所述稳压块140与相应的所述第一膜座110外侧边缘密封固定连接，所述稳压块140与相应的所述第一膜座110之间围成稳压腔150，所述稳压腔150与位于所述膜片120同侧的所述感应腔130分居于相应的所述第一膜座110两侧，所述稳压腔150与位于所述膜片120同侧的所述感应腔130或所述引压管160连通。
对于每个第一膜座110，由于其两侧的稳压腔150与感应腔130内液压始终一致，因此可以抑制高压状态下第一膜座110向外变形，从而提高测量精度。
本实施例中，所述稳压块140为第二膜座，所述第二膜座的结构与所述第一膜座110相同。所述第一膜座110呈圆盘状，所述第一膜座110包括玻璃材质的内圆盘111和金属材质的外圆盘112，所述内圆盘111的内侧面上开设有凹槽，所述内圆盘111与所述外圆盘112熔结，所述内圆盘111的外侧面和边缘被所述外圆盘112覆盖。所述膜片120由金属制成，两个所述第一膜座110的外圆盘112的边缘夹持所述膜片120的边缘并焊接连接，以将所述膜片120张紧。所述第二膜座上的凹槽朝向相应的所述第一膜座110外侧面。
每个内圆盘111内侧面凹槽内壁加工有镀膜电极。每个第一膜座110内侧面的镀膜电极以及与其正对的膜片120相应侧面组成一个第一电容，即测量电容。每个所述第一膜座110的镀膜电极分别连接有第一信号引线170，所述第一信号引线170分别密封穿出所述第一膜座110。
每个第二膜座140的内侧面的镀膜电极与对应的第一膜座110外侧的金属面形成第二电容，即补偿电容。每个所述第二膜座140的镀膜电极连接有第二信号引线180，所述第二信号引线180分别密封穿出所述第二膜座140。对于每个第一膜座110或第二膜座140，内圆盘111局部向外延伸出所述外圆盘112的外壁圆周面，从而形成延伸块113，所述第一信号引线170或第二信号引线180从所述内圆盘111内向外经所述延伸块113引出，从而使第一信号引线170或第二信号引线180以及镀膜电极均与外圆盘112绝缘。
传感器组装完成后，金属材质的所有外圆盘112与膜片120焊接，形成一个导体，所有外圆盘112与膜片120连接同一电容引线，该电容引线与第一信号引线170形成测量电容的两个引线，该电容引线与第二信号引线180形成补偿电容的两个引线。所有第一信号引线170、第二信号引线180以及电容引线均连接至外部信号处理电路。
所述引压管160的内端开口于相应的所述感应腔130，所述引压管160向外先后密封穿过位于所述膜片120同侧的所述第一膜座110和稳压块140，且在对应的所述稳压腔150内开口，以与该稳压腔150连通。
引压管160的一种具体的结构为，引压管160包括直管161和弯管162。第一膜座110中心穿设有直管161，该直管161的两端分别开口于所述凹槽槽底面和外圆盘112外侧面，该直管161管壁与所述内圆盘111和外圆盘112密封；第二膜座中心穿设有弯管162，该弯管162的内端开口于所述第二膜座的凹槽槽底面，该弯管162的内端与所述直管161的外端正对，该弯管162的外端向外穿出所述第二膜座，该弯管162的外壁与所述第二膜座密封。弯管162可以采用金属管，弯管162在内圆盘111内的管体外壁与内圆盘111直接接触密封，弯管162在外圆盘112内的管体外套设有陶瓷绝缘套，该陶瓷绝缘套将弯管162外壁与外圆盘112绝缘密封，防止金属材质的弯管162影响传感器的测量。
如图2～4所示，两个第一膜座110、二者之间的膜片120以及两个第二膜座形成圆柱状的差压传感器模块100，该差压传感器模块100下方设置有引压座200。所述引压座200上对应两个所述引压管160分别开设有引压通道210，两个所述引压通道210的上端均开口于引压座200上表面，两个所述引压通道210的下端分别开口于引压座200的一对相对侧壁上，所述引压通道210的下端开口为喇叭口，每个喇叭口上密封覆盖有弹性的隔离膜片220。引压通道210内充满硅油。两个所述引压通道210的上端口分别位于两个第二膜座外，在所述引压座200上对应两个所述引压通道210的上端分别一体成型有引压管插座。引压管160插设在相应的引压管插座内，引压管160管壁与引压管插座钎焊密封。两个隔离膜片220所在的引压座200侧壁上分别安装有取压座300，取压座300上开设有取压区，取压区正对相应的隔离膜片220。这样，组成测量模块。
取压座300用于与被测压力源连接，将压力传递给相应的隔离膜片220。
测量时，两个取压座300分别连接流体流动路径上的两个位点，两个不同位点的流体进入相应的取压区，流体压力作用于相应的隔离膜片220，并经硅油传导至膜片120，从而测量两处的流体压力差，可用来计算流体流量。
由于硅油是第二电容两极板之间的介质，当其温度发生变化时介电常数将发生变化，从而使补偿电容的电容大小改变。同时，虽然第一膜座110的向外变形被抑制，但第一膜座110受到的液体压力被传递至膜片120同侧的第二膜座140，于是第二膜座140发生微弱的向外变形，也使得补偿电容的电容大小改变。形成的电容变化信号分别从第二信号引线180传导至外部信号处理电路。这一信号可以用于检测硅油温度、静压等参数，也可以代入压力值的计算，用于修正基于测量电容测得的差压值，进一步从电学角度提高传感器的测量精度。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电容式差压传感器稳形结构，包括两个第一膜座(110)，两个所述第一膜座(110)之间夹设有膜片(120)，两个所述第一膜座(110)边缘对焊连接以将所述膜片(120)固定，每个所述第一膜座(110)与所述膜片(120)之间形成密封的感应腔(130)，每个所述感应腔(130)分别连接有引压管(160)，每个所述引压管(160)分别从相应的所述第一膜座(110)密封穿出，其特征在于：每个所述第一膜座(110)外分别设置有稳压块(140)，所述稳压块(140)与相应的所述第一膜座(110)外侧边缘密封固定连接，所述稳压块(140)与相应的所述第一膜座(110)之间围成稳压腔(150)，所述稳压腔(150)与位于所述膜片(120)同侧的所述感应腔(130)分居于相应的所述第一膜座(110)两侧，所述稳压腔(150)与位于所述膜片(120)同侧的所述感应腔(130)或所述引压管(160)连通。
2.根据权利要求1所述的一种电容式差压传感器稳形结构，其特征在于：所述引压管(160)的内端开口于相应的所述感应腔(130)，所述引压管(160)向外先后密封穿过位于所述膜片(120)同侧的所述第一膜座(110)和稳压块(140)，且在对应的所述稳压腔(150)内开口，以与该稳压腔(150)连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种电容式差压传感器稳形结构，其特征在于：所述稳压块(140)为第二膜座，所述第二膜座的结构与所述第一膜座(110)相同；
所述第一膜座(110)呈圆盘状，其朝向所述膜片(120)一侧开有凹槽；
所述第二膜座上的凹槽朝向相应的所述第一膜座(110)外侧面。
4.根据权利要求3所述的一种电容式差压传感器稳形结构，其特征在于：所述第一膜座(110)包括玻璃材质的内圆盘(111)和金属材质的外圆盘(112)，所述内圆盘(111)的内侧面上开设有所述凹槽，所述内圆盘(111)与所述外圆盘(112)熔结，所述内圆盘(111)的外侧面和边缘被所述外圆盘(112)覆盖；
两个所述第一膜座(110)的外圆盘(112)的边缘夹持所述膜片(120)并焊接连接。
5.根据权利要求4所述的一种电容式差压传感器稳形结构，其特征在于：所述第一膜座(110)中心穿设有直管(161)，该直管(161)的两端分别开口于所述凹槽槽底面和外圆盘(112)外侧面，该直管(161)管壁与所述内圆盘(111)和外圆盘(112)密封。
6.根据权利要求5所述的一种电容式差压传感器稳形结构，其特征在于：所述第二膜座中心穿设有弯管(162)，该弯管(162)的内端开口于所述第二膜座的凹槽槽底面，该弯管(162)的内端与所述直管(161)的外端正对，该弯管(162)的外端向外穿出所述第二膜座，该弯管(162)的外壁与所述第二膜座密封。
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