CN206362484U - 一种气压传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气压传感器，包括外壳、隔热板、精密加热电阻和三个薄膜铂电阻；外壳为中空的腔体结构，隔热板垂直将外壳内腔分隔为两个相同大小的腔体；所述外壳上开设有用于两个腔体连接外界的导通孔，以便与被测气体环境连接；所述两个腔体中分别设置一个薄膜铂电阻，用于测量隔热板两侧腔体内的温度，第三个薄膜铂电阻设置在外壳外部，用于采集环境温度；其中一个腔体还设置有精密加热电阻，用来对该腔体进行恒功率加热。加热元件和测温元件采用两个分立元件，即使加热元件因长时间通以大电流而受损，也不会影响测温元件的老化速度和测量精度，延长传感器的有效使用期限。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量领域，具体涉及一种用于测量低压环境下压力作用的气压传感器。
背景技术
用以探测低压环境下压力作用的仪器称为低气压传感器或真空计。低气压传感器种类繁多，除极少数几种是直接测量气体压力外，其他几乎都是间接测量。加热式低气压传感器作为常见的一种低气压传感器，根据气体导热率与气压间关系的原理制成的，通常包含加热体，它暴露于被测的气体环境中，加热体被流经的电流加热，在加热电流恒定的情况下，加热体的温度会随着气压的变化而改变，通过测量加热体的温度就可以得到对应的气压，但其测量精度易受到环境温度的影响。此外，传统的加热式低气压传感器为了提升灵敏度，选择给加热体通以大电流，在温差测量法中，加热体既作为加热元件又作为测温元件，长时间通以大电流会造成两个对比测温元件老化的速度不同，从而导致传感器测量精度的下降以及有效使用期限的缩短。
实用新型内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种气压传感器，在一定程度上可克服现有技术所存在的难以有效消除传感器温漂的影响，提高了气压测量的精度，此外加热元件和测温元件采用两个分立元件，延长了传感器的有效使用期限；结构简单、响应快、成本低。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种气压传感器，包括外壳、隔热板、精密加热电阻和三个薄膜铂电阻；外壳为中空的腔体结构，所述隔热板垂直向上固定在腔体中间位置，将外壳内腔分隔为两个相同大小的腔体；所述外壳上开设有用于两个腔体连接外界的导通孔，以便与被测气体环境连接；所述两个腔体中分别设置一个薄膜铂电阻，用于测量隔热板两侧腔体内的温度，第三个薄膜铂电阻设置在外壳外部，用于采集环境温度；其中一个腔体还设置有精密加热电阻，用来对该腔体进行恒功率加热，通过精密加热电阻功率的恒定来保证数据的准确度和可靠性。
作为优选方案，所述的气压传感器，其特征在于：还包括多通道测温电路，所述多通道测温电路包括微处理器Cortex-M3、24位的模拟数字转换器ADC以及串口；用于采集隔热板两侧腔体内温度和环境温度，通过串口向上位机或采集器发送数据。
作为优选方案，所述外壳采用金属材料制成。
作为优选方案，所述导通孔的直径小于1mm。
作为优选方案，所述薄膜铂电阻为A级Pt100铂电阻。
作为优选方案，在设有精密加热电阻的腔体中，精密加热电阻与薄膜铂电阻的距离为1-5mm。
作为优选方案，所述精密加热电阻为温漂小于5×10-6级的精密加热电阻。
作为优选方案，所述外壳的底部开设有三个穿孔用于引出精密加热电阻和薄膜铂电阻的引线，引线与穿孔的间隙通过绝缘胶密封。
有益效果：本实用新型提供的气压传感器，与现有技术相比，具有以下优点：薄膜铂电阻具有线性度稳定性高及可重复性等特点，用两个薄膜铂电阻测量加热腔体内温度和未加热腔体内的温度，第三个薄膜铂电阻用于测量环境的温度，通过对环境温度测量来减少环境温度对气压测量的影响，进而提高气压测量的精度。加热元件和测温元件采用两个分立元件，即使加热元件因长时间通以大电流而受损，也不会影响测温元件的老化速度和测量精度，延长传感器的有效使用期限。
附图说明
图1是本实用新型的剖视图；
图2是本实用新型的立体结构图；
图中：外壳1，隔热板2，精密加热电阻3，薄膜铂电阻4，薄膜铂电阻5，薄膜铂电阻6，腔体7、8，导通孔9、10。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
如图1至图2所示，一种用于测量低压环境下压力作用的气压传感器，包括外壳1、隔热板2、精密加热电阻3、薄膜铂电阻4、薄膜铂电阻5、薄膜铂电阻6，此外还包括多通道测温电路，其中包括Cortex-M3系列微处理器、24位的高精度ADC以及串口。外壳1为长方体，棱边可设有倒圆角，外壳内腔被隔热板2分为左右两个相同大小的腔体（腔体7、8），外壳1上设有连通外界的导通孔(导通孔9、10)，以便与被测气体环境连接；薄膜铂电阻4和薄膜铂电阻5分别放置在隔热板2两侧的腔体7和腔体8内，精密加热电阻3放置在腔体7内，与薄膜铂电阻4的距离为1-5mm，精密加热电阻3、薄膜铂电阻4、薄膜铂电阻5均不与外壳内壁接触；外壳1底部有三个穿孔用于引出精密加热电阻3、薄膜铂电阻4、薄膜铂电阻5的引线，为了防止外壳1底部的穿孔有气流穿过以及引线与外壳接触漏电，用绝缘胶固定引线并封住穿孔；用绝缘胶把薄膜铂电阻6紧贴在外壳1表面上粘合，薄膜铂电阻6与导通孔9和导通孔10呈等间距水平粘合。
本实用新型的工作原理如下：低气压传感器的工作原理是当被测气体环境中气压不变时，加热腔体内的温度和未加热腔体内的温度差也是恒定的，当环境中气压变化时，薄膜铂电阻4和薄膜铂电阻5测得的温度差也发生变化，在一定的气压范围内，通过取不同的气压值，薄膜铂电阻4和薄膜铂电阻5测得的温度差不同，可以标定出气压值与薄膜铂电阻4和薄膜铂电阻5测得的温度差之间的特性曲线。
考虑到环境温度对测量气压的影响，测量气压时把环境温度作为参考因素，在多个环境温度下进行测试，例如每隔5℃进行对环境温度、加热腔和未加热腔温度进行采集。当低气压传感器工作时，精密加热电阻3用于被恒功率加热，控制功率恒定，薄膜铂电阻4用于采集加热腔体内的温度Ta，薄膜铂电阻5用于采集未加热腔体内的温度值Tb，另一薄膜铂电阻用于采集环境温度值Te，通过获取加热腔温度与未加热腔温度的差值Td(Td=Tb-Ta)、环境温度值Te与气压值，结合基于自然选择和基因遗传学原理的随机并行搜索算法，也就是遗传算法可拟合出气压值关于加热腔温度与未加热腔温度的差值Td、环境温度值Te的方程。Cortex-M3系列微处理器根据测得的加热腔温度与未加热腔温度的差值Td、环境温度值Te，通过拟合出的方程计算出温漂修正后的气压值，再通过串口发送给上位机或采集器。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种气压传感器，包括外壳、隔热板、精密加热电阻和三个薄膜铂电阻；外壳为中空的腔体结构，所述隔热板垂直向上固定在腔体中间位置，将外壳内腔分隔为两个相同大小的腔体；所述外壳上开设有用于两个腔体连接外界的导通孔，以便与被测气体环境连接；所述两个腔体中分别设置一个薄膜铂电阻，用于测量隔热板两侧腔体内的温度，第三个薄膜铂电阻设置在外壳外部，用于采集环境温度；其中一个腔体还设置有精密加热电阻，用来对该腔体进行恒功率加热。
2.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：还包括多通道测温电路，所述多通道测温电路包括微处理器、24位的模拟数字转换器以及串口；用于采集隔热板两侧腔体内温度和环境温度，通过串口向上位机或采集器发送数据。
3.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：所述外壳采用金属材料制成。
4.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：所述导通孔的直径小于1mm。
5.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：所述薄膜铂电阻为A级Pt100铂电阻。
6.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：在设有精密加热电阻的腔体中，精密加热电阻与薄膜铂电阻的距离为1-5mm。
7.根据权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：所述精密加热电阻为温漂小于5×10-6级的精密加热电阻。
8.根据权利要求1-7任一项所述的气压传感器，其特征在于：所述外壳的底部开设有穿孔用于引出精密加热电阻和薄膜铂电阻的引线，引线与穿孔的间隙通过绝缘胶密封。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621420513.9U CN206362484U (zh) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | 一种气压传感器 |
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Publications (1)
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| CN206362484U true CN206362484U (zh) | 2017-07-28 |
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ID=59376260
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109243126A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-18 | 深圳泰科芯元科技有限公司 | 一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法 |
| CN112985655A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-18 | 杨杰 | 一种基于智能制造的可自动恢复的压力传感器 |
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2016
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Granted publication date: 20170728 Termination date: 20181223 |