CN1654939A

CN1654939A - 半导电高分子材料压力和温度传感器

Info

Publication number: CN1654939A
Application number: CN 200510009731
Authority: CN
Inventors: 范勇; 雷清泉
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2005-08-17

Abstract

半导电高分子材料压力和温度传感器。目前，国内外还没有由半导电高分子粉末作为敏感材料做压力和温度传感器，本发明在世界上属首创。半导电高分子材料压力和温度传感器，组成包括：外壳1，所述的外壳1内装有压力传感器15和温度传感器16，在所述的传感器之间装有二极管选择开关包括正向二极管17和反向二极管18，所述的正向二极管17与压力传感器15相连，所述的反向二极管18温度传感器16相连，所述的传感器是半导体高分子材料为敏感材料的传感器，所述的半导电高分子材料包括聚省醌自由基高分子材料。本产品用于高温高压条件下包括油田潜油电泵井下的压力温度监测。

Description

半导电高分子材料压力和温度传感器

技术领域：本发明涉及一种半导电高分子材料压力和温度传感器的结构。

背景技术：目前，国内外的各种传感器，包括专利库中2万5千余种传感器，其中有很多致力于传感器的结构改进，但是传统的传感器采用的传感材料灵敏度低，所取得的信号必须经过信号放大才能使用，导致传感器结构复杂，尤其在高温高压的作用下，测试数据偏移现象严重，无法在恶劣环境或者高温高压性况下进行精密测试，导致监测数据不准确，其他的技术方面的改进方案难以推进，因此，传感器的改进，已经成为美国等发达国家着重研究的问题。

发明内容：本发明的目的是提供一种半导电高分子材料压力和温度传感器的结构。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

半导电高分子材料压力和温度传感器，其组成包括：外壳，所述的外壳内装有压力传感器和温度传感器，在所述的传感器之间装有二极管选择开关，所述的二极管分别与压力传感器或者温度传感器串连，所述的传感器是半导体高分子材料为敏感材料的传感器。

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的压力传感器内装有压力信号电极，所述的电极外侧装有电极调整固定螺栓，所述的信号电极端侧覆有半导电高分子粉末制作的压力敏感材料，所述的敏感材料外侧装有电极限位套，所述的信号电极与所述的调整固定螺栓之间夹有绝缘薄膜，压力信号电极的另一端为压力信号地电极。

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的温度传感器内装有温度信号电极，所述的电极外侧装有电极调整固定螺栓，所述的信号电极端侧覆有半导体高分子粉末制作的温度传感敏感材料，所述的敏感材料外侧装有电极限位套，所述的信号电极与所述的电极调整固定螺栓之间夹有绝缘薄膜，所述的温度信号电极的另一端为温度信号地电极。

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的二极管选择开关的入口端装有信号接线柱，所述的信号接线柱两端装有密封帽，所述的信号接线柱的外侧装有陶瓷绝缘。

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的温度传感器敏感材料与温度信号电极之间装有玻璃钢绝缘，所述的压力传感器敏感材料与压力信号电极之间装有玻璃钢绝缘。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明的半导电高分子材料压力和温度传感器，弹性元件的弹性系数与高分子粉末敏感材料的电阻及其随压力和温度的变化相适应，材料的温度压力敏感程度大，由此可获得极高的测试灵敏度，无需信号放大电路，信号可以直接使用，直接测试温度和压力，简化了传感器的结构。

2.通过设置二极管开关，可以采用单根信号线回路同时测试压力和温度，正向加电压时作为温度传感器，反向加电压时作为压力传感器，一根直流载波导线即可完成双向测试，大大的简化了结构降低了成本。在油田应用时，潜油电泵的电缆不增加导线的情况下，即可完成测试。

3.本发明由于采用了新材料和新结构，经对比检测，其使用寿命较质量最好的美国或者英国传感器，至少长2倍以上，适应温度压力范围广，性能价格比非常好。

4.本发明中采用的敏感材料的锁紧结构可调整敏感材料的电阻的初始状态，并在处理工艺完成后起到长期稳定的固定作用，解决了负温度系数和负压力系数敏感材料的初始状态的调整和固定的问题。

5.本发明的加工工艺结构设计既可满足敏感材料的的敏感特性和老化的要求，又能满足传感器的工艺处理过程的需要，也能适应后续的装配工艺或标定过程，满需了半导电高分子粉末作为敏感材料的压力和温度传感器需要特殊的工艺处理过程和装配工艺。

6.由两只同样结构的传感器配套，其中一只传感器与外界压力隔离，其电阻只随温度变化作为温度传感器，同时又作为压力传感器的零点，弥补了半导电高分子粉末敏感材料随温度变化太大的缺点，另一只传感器的电阻既随温度变化又随压力变化作为压力传感器。

7.其中的压力传感器和温度传感器分别串接二极管且串接的极性相反，两路并联后一端作为信号引出端，另一端作为信号地端，这样仅凭信号引出线和信号地线与二次仪表配合就可分别测出环境温度和压力，这在油田井下使用的情况下不需另外敷设单独的信号线。

8.该传感器的工作范围广泛，特别是能适合潜油电泵等井下压力温度测试，传感器可以在井下高温条件下工作，允许工作温度为150℃，目前，世界上油井下的传感器工作温度最高的只能达到120℃。

附图说明：附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

半导电高分子材料压力和温度传感器，其组成包括：外壳1，所述的外壳1内装有压力传感器15和温度传感器16，在所述的传感器之间装有二极管选择开关包括正向二极管17和反向二极管18，所述的正向二极管17与温度传感器15相连，所述的反向二极管18与压力传感器16相连，所述的传感器是半导体高分子材料为敏感材料的传感器，所述的半导电高分子材料包括聚省醌自由基高分子材料，通常为黑色固体粉末材料，分子结构为带状，分子轨道具有长程共轭结构，所以具有半导电性，其导电性随温度或压力的变化呈指数形式，具有极高的灵敏度，其灵敏度比通常的温敏或压敏材料高两个数量级。

实施例2：

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的压力传感器15内装有压力信号电极5，所述的电极5外侧装有电极调整固定螺栓10，所述的信号电极5端侧覆有半导电高分子粉末制作的压力敏感材料7，所述的敏感材料7外侧装有电极限位套12，所述的信号电极5与所述的调整固定螺栓10之间夹有绝缘薄膜11，压力信号电极5的另一端为压力信号地电极9，所述的压力传感器信号电极9与电极限位套12之间装有玻璃钢绝缘。

上述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的温度传感器16内装有温度信号电极4，所述的电极4外侧装有电极调整固定螺栓10，所述的信号电极4端侧覆有半导体高分子粉末制作的温度传感敏感材料6，所述的敏感材料6外侧装有电极限位套12，所述的信号电极4与所述的电极调整固定螺栓10之间夹有绝缘薄膜11，所述的温度信号电极4的另一端为温度信号地电极8。所述的温度传感器信号电极4与电极限位套12之间装有玻璃钢绝缘，所述的压力传感器敏感材料与压力信号电极之间装有玻璃钢绝缘14。

实施例3：

上述实施例所述的半导电高分子材料压力和温度传感器，所述的二极管选择开关的入口端装有信号接线柱3，所述的信号接线柱3分别与温度信号电极4和压力信号电极5相连接，所述的信号接线柱3的外侧装有陶瓷绝缘2。所述的信号接线柱3外侧的陶瓷绝缘2的两端分别装有上密封帽13、下密封帽14。

Claims

1.一种半导电高分子材料压力和温度传感器，其组成包括：外壳，其特征是：所述的外壳内装有压力传感器和温度传感器，在所述的传感器之间装有二极管选择开关，所述的二极管分别与压力传感器或者温度传感器串连，所述的传感器是半导体高分子材料为敏感材料的传感器。

2.根据权利要求1所述的半导电高分子材料压力和温度传感器，其特征是：所述的压力传感器内装有压力信号电极，所述的电极外侧装有电极调整固定螺栓，所述的信号电极端侧覆有半导电高分子粉末制作的压力敏感材料，所述的敏感材料外侧装有电极限位套，所述的信号电极与所述的调整固定螺栓之间夹有绝缘薄膜，压力信号电极的另一端为压力信号地电极。

3.根据权利要求1所述的半导电高分子材料压力和温度传感器，其特征是：所述的温度传感器内装有温度信号电极，所述的电极外侧装有电极调整固定螺栓，所述的信号电极端侧覆有半导体高分子粉末制作的温度传感敏感材料，所述的敏感材料外侧装有电极限位套，所述的信号电极与所述的电极调整固定螺栓之间夹有绝缘薄膜，所述的温度信号电极的另一端为温度信号地电极。

4.根据权利要求1或2或3所述的半导电高分子材料压力和温度传感器，其特征是：所述的二极管选择开关的入口端装有信号接线柱，所述的信号接线柱两端装有密封帽，所述的信号接线柱的外侧装有陶瓷绝缘。

5.根据权利要求2或3所述的半导电高分子材料压力和温度传感器，其特征是：所述的温度传感器敏感材料与温度信号电极之间装有玻璃钢绝缘，所述的压力传感器敏感材料与压力信号电极之间装有玻璃钢绝缘。