CN209166696U - 一种液压系统压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液压系统压力传感器，包括一个焊接有硅压阻敏感芯体的压力接口座、一个封装有信号调理板和电磁兼容滤波板的外壳、一个装有电连接器的上盖，其特征在于：信号调理板的输出信号通过导线连接至电连接器，压力接口座内部测压孔设有限流孔；硅压阻敏感芯体采用惠斯通电桥的测压原理，输出电压信号到信号调理板；信号调理板先通过G7F04仪表放大器将信号放大100倍，再通过G7F158集成运放和BT2222AS晶体管组成的UI转换电路将信号转换，通过固定在上盖的电连接器输出4～20mA电流信号。本实用新型传感器以4～20mA电流信号输出，具有体积小、精度高、可靠性高、抗干扰能力强等优点。
Description
技术领域
本实用新型适用于压力传感器领域，主要用于复杂电磁环境中液体管路系统静态压力的测量。
背景技术
对于各种不同环境的情况下，需要测量某种液压系统的液体压力大小，一般采用的是利用硅压阻或者溅射薄膜敏感测压组件将被测的压力信号转换成电压信号，后级再直接采用运算放大电路将其信号放大，直接输出为放大后的直流电压信号，来达到测量压力的目的。上述测压原理在电磁环境、机械环境较为单一的情况下较为适用，对于复杂的电磁环境和远距离信号传输时，该测量方法受环境条件影响较大，信号波动、能量损失，导致测量压力信号的准确度不佳，故该方法技术程度有一定的使用局限性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以在复杂电磁环境下可靠工作的液压压力传感器，并且以两线制4～20mA电流信号输出，本传感器具有体积小、精度高、可靠性高、抗干扰能力强等优点。
为实现上述目的而采用的技术方案是：一种液压系统压力传感器，其特征在于：包括一个焊接有硅压阻敏感芯体的压力接口座、一个封装有信号调理板和电磁兼容滤波板的外壳、一个装有电连接器的上盖，信号调理板的输出信号通过导线连接至电连接器，压力接口座底部的测压孔内部设有限流孔；压力接口座底部的测压孔连接至硅压阻敏感芯体的内腔用于感应压力；
电磁兼容滤波板上的电磁兼容滤波电路对液压系统提供的电源经过滤波处理后，再经过宽温区AD584TH高精度稳压电路，给硅压阻敏感芯体提供稳定+5VDC桥路恒压；
硅压阻敏感芯体采用惠斯通电桥的测压原理，输出电压信号到信号调理板；信号调理板上的信号调理电路先通过G7F04仪表放大器将信号放大100倍，再通过G7F158集成运放和BT2222AS晶体管组成的UI转换电路将信号转换，通过固定在上盖的电连接器输出两线制4～20mA电流信号。
优选地，硅压阻敏感芯体是利用单晶硅的压阻效应制作而成，是在硅膜片特定方向上扩散四个等值的半导体电阻，连接成惠斯通桥，形成力-电变换器的敏感元件。
优选地，在液压系统供电和信号调理电路输入输出部分均附加设计有电磁兼容滤波电路，可以更进一步削弱电磁信号干扰对传感器的影响。
优选地，传感器整机选用05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料。
优选地，电磁兼容滤波板和信号调理板上的电路均为本安电路，最小爬电距离大于0.7mm，并与传感器外壳绝缘。
优选地，本安电路参数为：输入电压Ui：±28VDC，本安电流I 为4～20mA，传感器温度范围-55℃～+125℃，全温区测量精度0.15％F.S，传感器采用两线制4～20mA电流信号输出，有效的提高了信号的传输效率，测量更加精确。
优选地，压力接口座与硅压阻敏感芯体之间的焊缝采用电子束焊接，保证高过载压力时不会导致系统泄露。
优选地，电连接器通过带有保险孔的螺钉固定在上盖上。
优选地，信号调理板采用螺钉和垫柱螺纹旋接到压力接口座上；电磁兼容滤波板通过螺钉固定在外壳上，保证滤波电路的可靠接地。
优选地，外壳与压力接口座采用激光焊接；外壳与上盖通过激光焊接连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型液压系统压力传感器采用的是两线制4～20mA电流信号输出，有效的提高了信号的传输效率。在长距离信号传输和无线传输时具有较高的可靠性，采用特殊的电磁兼容滤波设计，可在复杂的电磁环境中可靠的工作。复杂电磁环境(类如GJB151B-2013中的CS114、CS115、CS116；RE102；RS101、辐射敏感度等电磁环境)以及恶劣的自然环境(类如酸性大气，酸性盐雾(PH≤3.0)包括霉菌环境)
2、本实用新型液压系统压力传感器采用硅压阻敏感芯体进行特定的宽温区范围内补偿校准，传感器测量输出精度高(≤0.15％)、温度特性佳、输出一致性好并且便于批量化生产。
3、本实用新型液压系统压力传感器使用的电子元器件均选用宽温区器件，传感器的工作温度范围可达-55℃～+125℃，适用领域更广。
4、本实用新型液压系统压力传感器采用全不锈钢金属材料设计，关键承压焊缝采用电子束焊接，其余所有焊缝采用激光焊接，传感器抗震动、冲击能力强、安装方便、抗过载能力非常强。
5、本实用新型液压系统压力传感器可抵抗严酷的酸性大气、酸性盐雾以及霉菌等自然环境，适用于外部自然条件较差的环境。
6、本实用新型液压系统压力传感器内部腔体灌胶、做三防处理，接口处使用胶体密封，传感器防水、防腐特性好。
7、本实用新型液压系统压力传感器采用抗疲劳设计，有效提高传感器使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的一个具体实例的结构示意图。
图2是电磁兼容滤波电路原理图。
图3是高精度稳压电路。
图4是信号调理电路原理图。
图5是硅压阻敏感芯体的原理图。
附图标号：1－测试电连接器，2－上盖，3－外壳，4－电磁兼容滤波板，5－信号调理板，6－垫柱，7－压力接口座，8-硅压阻敏感芯体，9-测压孔，10-限流孔。
具体实施方式
本传感器主要用来测量在各种复杂的电磁环境工况下，液体系统管路中的液体压力信号。
如图1所示，本实用新型所述的液压系统压力传感器主要由硅压阻敏感芯体8、压力接口座7、电磁兼容滤波板4、信号调理板5、外壳3、上盖2以及测试电连接器1组成，传感器在结构设计上选用的金属材料为05Cr17Ni4Cu4Nb。硅压阻敏感芯体8与压力接口座7是通过电子束焊接的方式连接，保证焊缝溶深，保证高过载压力时不会导致液压系统泄露。
压力接口座7底部的测压孔9连接至硅压阻敏感芯体8的内腔用于感应压力，测压孔9内部设计有1mm限流孔10，防止瞬间高压信号对敏感芯体8的冲击破坏，并且减少敏感组件的在长期工作状态下的冲击疲劳，有效的提高传感器的使用寿命，降低上级系统测量成本。
信号调理板5采用螺钉和垫柱6螺纹旋接到压力接口座7上，电磁兼容滤波板4通过螺钉固定在外壳3上，保证滤波电路的可靠接地，外壳3与上盖2通过激光焊接连接，电连接器1采用螺钉连接方式固定在上盖2部位。
传感器外壳3和压力接口座7采用全不锈钢材质并通过激光焊接，经过防腐蚀钝化工艺处理，可以抵抗大部分电磁干扰信号，并且选用的05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢钢材料可在严苛的酸性大气、酸性盐雾以及含有霉菌的情况下长期可靠工作。
在整机系统供电和芯体信号调理电路输入输出部分均附加设计有电磁兼容滤波电路，可以更进一步削弱电磁信号干扰对传感器的影响。
如图5所示，硅压阻敏感芯体8是利用单晶硅的压阻效应制作而成。在硅膜片特定方向上扩散四个等值的半导体电阻，连接成惠斯通桥，形成力-电变换器的敏感元件。当硅膜片受到外界压力时，惠斯通桥电桥失去平衡，若对电桥加激励电源，便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。硅压阻敏感芯体8具有灵敏度高，自带压力补偿功能，特别适合于小量程压力测量。
如图2所示，由电阻、电容、磁珠、二极管等构成的电磁兼容滤波电路。
如图4所示，电磁兼容滤波板4和信号调理板5均为本质安全型电路，最小爬电距离大于0.7mm，并与传感器外壳3绝缘。
如图3所示，系统提供的供电电源电压经过滤波处理后，再经过宽温区AD584TH高精度稳压电路，给传感器硅压阻敏感芯体提供稳定+5VDC桥路恒压。
硅压阻敏感芯体8采用惠斯通电桥的测压原理，硅压阻敏感芯体 8感知外界液体压力后转换输出mV级电压信号，经过电磁兼容滤波电路处理后进入仪表放大器G7F04，通过设置不同的增益倍数将该信号进行放大处理，再通过由低功耗运算放大器G7F158和晶体管BT2222AS组成UI转换电路设置不同的电流增益倍数输出两线制4～ 20mA电流信号。
该传感器的全温区(-55～+125℃)测量精度可达到0.15％F.S以上，并且可在复杂的电磁环境情况下工作。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种液压系统压力传感器，其特征在于：包括一个焊接有硅压阻敏感芯体(8)的压力接口座(7)、一个封装有信号调理板(5)和电磁兼容滤波板(4)的外壳(3)、一个装有电连接器(1)的上盖(2)，信号调理板(5)的输出信号通过导线连接至电连接器(1)，压力接口座(7)底部的测压孔(9)内部设有限流孔(10)；压力接口座(7)底部的测压孔(9)连接至硅压阻敏感芯体(8)的内腔用于感应压力；
电磁兼容滤波板(4)上的电磁兼容滤波电路对液压系统提供的电源经过滤波处理后，再经过宽温区AD584TH高精度稳压电路，给硅压阻敏感芯体(8)提供稳定+5VDC桥路恒压；
硅压阻敏感芯体(8)采用惠斯通电桥的测压原理，输出电压信号到信号调理板(5)；信号调理板(5)上的信号调理电路先通过G7F04仪表放大器将信号放大100倍，再通过G7F158集成运放和BT2222AS晶体管组成的UI转换电路将信号转换，通过固定在上盖的电连接器(1)输出两线制4～20mA电流信号。
2.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：硅压阻敏感芯体(8)是利用单晶硅的压阻效应制作而成，是在硅膜片特定方向上扩散四个等值的半导体电阻，连接成惠斯通桥，形成力-电变换器的敏感元件。
3.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：在液压系统供电和信号调理电路输入输出部分均附加设计有电磁兼容滤波电路，可以更进一步削弱电磁信号干扰对传感器的影响。
4.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：传感器整机选用05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料。
5.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：电磁兼容滤波板(4)和信号调理板(5)上的电路均为本安电路，最小爬电距离大于0.7mm，并与传感器外壳(3)绝缘。
6.根据权利要求5所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：本安电路参数为：输入电压Ui：±28VDC，本安电流I为4～20mA，传感器温度范围-55℃～+125℃，全温区测量精度0.15％F.S，传感器采用两线制4～20mA电流信号输出，有效的提高了信号的传输效率，测量更加精确。
7.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：压力接口座(7)与硅压阻敏感芯体(8)之间的焊缝采用电子束焊接，保证高过载压力时不会导致系统泄露。
8.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：电连接器(1)通过带有保险孔的螺钉固定在上盖(2)上。
9.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：信号调理板(5)采用螺钉和垫柱(6)螺纹旋接到压力接口座(7)上；电磁兼容滤波板(4)通过螺钉固定在外壳(3)上，保证滤波电路的可靠接地。
10.根据权利要求1所述的一种液压系统压力传感器，其特征在于：外壳(3)与压力接口座(7)采用激光焊接；外壳(3)与上盖(2)通过激光焊接连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN114112179A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-01 | 天津航空机电有限公司 | 一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器 |
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| CN114112179B (zh) * | 2021-11-05 | 2024-04-09 | 天津航空机电有限公司 | 一种带隔热结构的电流型高精度压力传感器 |
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