CN201522352U - 一种分体式高频差压传感器 - Google Patents

Abstract

一种分体式高频差压传感器，属于压力测量设备技术领域，用于竖直管段高频差压的测量，其技术方案是：它由高压探头、低压探头、测量桥路组成，高压探头和低压探头的一端分别与高压引压管和低压引压管相连接，另一端通过连接导线与测量桥路相连接，高压探头内有高压压缩电阻和高压拉伸电阻，低压探头内有低压拉伸电阻和低压压缩电阻。本实用新型的有益效果及优点是：消除了引压管对测量的影响，可以测量水平、竖直及任意角度方向管道上两点的压力差；有利于电路的平衡调节，提高了灵敏度与分辨率；能实现竖直管段的高频差压测量，也适于静态差压的测量；探头的结构无特殊要求，与压阻式压力传感器探头结构相同，电路结构简单，容易实现。

Description

一种分体式高频差压传感器

技术领域

本实用新型涉及一种检测差压的传感器，属于压力测量设备技术领域。

背景技术

近年来在科研和生产实际中需要测量高频差压信号的情形逐渐增多。它包括水平流体管道、竖直管道以及任意角度方向上的高频差压测量，对于水平管道的测量问题，利用现有的技术可以很好的解决，而竖直管道以及任意角度方向上的高频差压测量则存在很多问题。其中最主要的就是由于引压管段及引压装置的存在造成的管腔效应。本发明就是针对这一问题提出并进行设计的。

现有技术中用于检测差压的传感器，主要有电阻应变式、扩散硅压阻式、电容式、电感式、压电式等形式。其结构通常都是将转换元件安装于测量膜片上，用隔离膜片密封形成一体式的高压腔与低压腔，当高压腔与低压腔压力不等时，测量膜片产生变形，转换元件产生电信号输出。这种测量结构在应用中必须采用引压管引压才能进行测量，这就导致两方面的缺点：一是引压管内介质对测量结果影响较大，不利于高精度测量，尤其是测量竖直管段的压力差，引压管的影响更为显著；二是由于引压管及分离罐的管腔效应，这种结构不利于高频差压信号的测量。除了采用一体化的差压传感器外，传统的做法也采用两只压力传感器构成差压测量系统，但这种系统要求两只压力传感器的测量特性要一致，并且具有较高精度，与分辨率。按测量不确定度分配原理，要测量0-100Kpa的差压，测量误差要求为0.5％，背景压力为1Mpa，则两只压力传感器的测量误差必须高于0.03％，这在实际中很难做到。

已公开的有关差压传感器的专利CN87104418A、CN88103088.0、CN88108847.1、CN89106651.9、CN200480004817.0、CN200680007221.5、CN02273858.4、CN87207839、CN87216349、CN88202728、CN89221770.7、CN90205114.8、CN90212786.1、CN200820005200.6、CN95223991.4中，均采用高、低压腔一体化结构，即高压腔与低压腔相邻，通过测量膜片分隔开，因此都不可避免的存在上述的两方面问题。CN90225887.7中公开了一种双模光纤差压传感器，可以实现分体式结构，将两个波纹膜片分别置于两个探头中，由一束光纤同时照射两个波纹膜片，当两个膜片由于压力不同与光线测头之间的相对位移发生变化，则通过膜片反射后进入输出光纤的光强发生变化，通过两个检测器得到光强变化确定压差的变化。该方法虽然实现的分体式取压，但后处理电路采用两个检测器接收信号，其实质与两个压力传感器组合无本质区别，且后处理电路也较复杂。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种适用于竖直管段高频差压测量的分体式高频差压传感器。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种分体式高频差压传感器，它由高压探头、低压探头、测量桥路组成，高压探头和低压探头的一端分别与高压引压管和低压引压管相连接，另一端通过连接导线与测量桥路相连接，高压探头内有高压压缩电阻和高压拉伸电阻，低压探头内有低压拉伸电阻和低压压缩电阻。

上述分体式高频差压传感器，所述高压探头和低压探头中的电阻分别为2只或4只，各电阻的初始阻值相等。

上述分体式高频差压传感器，所述测量桥路由高压探头和低压探头中的4只或8只电阻构成全桥同向差动结构。

本实用新型的有益效果及优点是：

(1)分体式引压探头，消除了引压管对测量的影响，可以测量水平、竖直及任意角度方向管道上两点的压力差。

(2)一体化电桥设计，避免了传统两压力组合方法测差压零点不稳定，灵敏度分辨率低，精度低等缺点，有利于电路的平衡调节，提高了灵敏度与分辨率。

(3)该差压传感器能实现竖直管段的高频差压测量，也适于静态差压的测量。

(4)探头的结构无特殊要求，与压阻式压力传感器探头结构相同，电路结构简单，容易实现。

附图说明

图1为分体式高频差压传感器结构框图；

图2为分体式高频差压传感器测量电桥原理图。

图中标记如下：1、高压引压管    2、低压引压管    3、高压探头4、低压探头    5、连接导线    6、测量桥路    7、变送单元8、二线制输出    9、低压拉伸电阻    10、低压压缩电阻11、高压压缩电阻    12、高压拉伸电阻    13、电桥端电压输出端14、低压输入端    15、高压输入端

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型由高压探头3、低压探头4、测量桥路6组成。高压探头3和低压探头4的一端分别与高压引压管1和低压引压管2相连接，另一端通过连接导线5与测量桥路6相连接，高压探头3内有高压压缩电阻11和高压拉伸电阻12，低压探头4内有低压拉伸电阻9和低压压缩电阻10。

两探头的结构、机械特性、材料特性均相同，探头中各电阻分别位于规模片中的不同位置，以便在有压力作用时所受应力相反，两探头中各电阻的初始阻值相等。将两探头中的4只(或8只)电阻组合成一个不平衡电桥，根据所受应力特性不同，组成全桥同向差动电路，连接导线长度可以不受限制，根据测量现场要求选取。探头的结构无特殊要求，可与压阻式压力传感器探头结构相同，探头中除压阻元件外无需置入其他电路。

当低压输入端14、高压输入端15未接压力信号时，低压拉伸电阻9、低压压缩电阻10、高压压缩电阻11、高压拉伸电阻12均未受到应力作用，阻值相等，电桥端电压输出端13的输出为零；

当低压输入端14、高压输入端15输入压力相等时，低压拉伸电阻9受到拉应力作用阻值增大、低压压缩电阻10受到压应力作用阻值减小、高压压缩电阻11受到拉应力作用阻值增大、高压拉伸电阻12受到压应力作用阻值减小，且电阻9、12的增大量相等，电阻10、11的减小量也相等，因此电桥端电压输出端13的输出仍为零；

当低压输入端14、高压输入端15输入压力不相等时，低压拉伸电阻9受到拉应力作用阻值增大、低压压缩电阻10受到压应力作用阻值减小、高压压缩电阻11受到拉应力作用阻值增大、高压拉伸电阻12受到压应力作用阻值减小，且电阻9、12的增大量不相等，电阻12的增量大于电阻9的增量，电阻10、11的减小量也不相等，电阻10的减小量小于电阻11的减小量，因此电桥端电压输出端13的输出不为零，该端电压与低压输入端14、高压输入端15输入的压力差有函数关系，进而经过放大变换后输出工业标准4-20mA信号，变松单元可采用现有的成熟设计。

上述描述仅作为本实用新型分体式高频差压传感器可实施的技术方案提出，不作为对其结构本身的单一限制条件。

Claims (3)

1.一种分体式高频差压传感器，其特征在于：它由高压探头(3)、低压探头(4)、测量桥路(6)组成，高压探头(3)和低压探头(4)的一端分别与高压引压管(1)和低压引压管(2)相连接，另一端通过连接导线(5)与测量桥路(6)相连接，高压探头(3)内有高压压缩电阻(11)和高压拉伸电阻(12)，低压探头(4)内有低压拉伸电阻(9)和低压压缩电阻(10)。

2.根据权利要求1所述的分体式高频差压传感器，其特征在于：所述高压探头(3)和低压探头(4)中的电阻分别为2只或4只，各电阻的初始阻值相等。

3.根据权利要求2所述的分体式高频差压传感器，其特征在于：所述测量桥路(6)由高压探头(3)和低压探头(4)中的4只或8只电阻构成全桥同向差动结构。

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