CN209197964U - 一种深海式压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种深海式压力传感器，包括外壳，外壳内设置有与法兰盘接触的绝缘电容支撑架，绝缘电容支撑架前部设置有绝缘套筒，绝缘套筒前部设置有缸筒，缸筒的前端部开设有油液入口，法兰盘和绝缘电容支撑架间设置有皮囊，缸筒内设置有第一活塞杆，第一活塞杆的一端设置有第二活塞和第一活塞，缸筒的前方设置有第二活塞杆，第二活塞杆的前部固定有第四活塞，后部固定有第三活塞。本实用新型在外界压力改变时，海水推动四个活塞移动，密封腔中油液压缩，皮囊体积发生变化，通过电容板准确测得皮囊体积变化量，已知弹性模量和体积应变，从而得到密封腔内的压力，由静压平衡，可以测得外界的压力。

Description

一种深海式压力传感器

技术领域

本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种深海式压力传感器。

背景技术

海洋为人类社会的可持续发展提供宝贵的财富和空间，压力是海洋环境中最重要的要素之一。对于深海压力探测，必须既能承受和测量深海大压力，又能测量微小的压力变化，这是海洋压力传感器所面临的大测量范围与高灵敏度之间的难题。并且目前的传感器大多无法在深海环境下正常工作。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种深海式压力传感器，解决了现有技术中传感器体积庞大，灵敏度较小的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种深海式压力传感器，包括外壳，所述外壳的一端通过法兰盘密封，另一端开设有海水进口，所述外壳内设置有与法兰盘接触的绝缘电容支撑架，所述外壳与绝缘电容支撑架间设置有电池仓；

所述绝缘电容支撑架前部设置有绝缘套筒，所述绝缘套筒前部设置有缸筒，所述缸筒的前端部开设有油液入口，所述缸筒、绝缘套筒和绝缘电容支撑架均为同轴设置的圆环柱体；所述绝缘电容支撑架的内表面覆盖有电容板，所述法兰盘和绝缘电容支撑架间设置有皮囊，所述皮囊能够延伸至法兰盘内；

所述缸筒内设置有第一活塞杆，所述第一活塞杆的一端穿过绝缘套筒伸入绝缘电容支撑架内，另一端设置有第二活塞和第一活塞，所述第二活塞和第一活塞均与缸筒密封，所述第一活塞上开设有第二活塞通孔，所述第二活塞朝向油液入口，所述缸筒的前方设置有第二活塞杆，所述第二活塞杆的前部固定有第四活塞，后部固定有第三活塞，所述第三活塞上开设有第一活塞通孔，所述第四活塞朝向海水进口，所述第三活塞和第四活塞均与外壳密封，所述第二活塞和第三活塞间的密封腔室内填充有液压油。

进一步的，所述外壳壁上与绝缘套筒接触处开设有第一进油口和出油口。

进一步的，所述第二活塞和第三活塞间的密封腔室的外壳壁上开设有第二进油口。

进一步的，所述第四活塞通过第一螺母固定在第二活塞杆的端部，所述第二活塞杆上套设有第二挡圈，第二挡圈设置在第三活塞的后方。

进一步的，所述第二活塞通过第二螺母固定在第一活塞杆的端部，所述第一活塞杆上套设有第一挡圈，所述第一挡圈设置在第一活塞的后方。

进一步的，所述缸筒的前部通过第一密封圈与外壳密封，所述缸筒的后部通过第六密封圈与外壳密封。

进一步的，所述第四活塞通过第二密封圈与外壳密封，通过第三密封圈与第二活塞杆密封；

所述第二活塞通过第四密封圈与缸筒密封，通过第五密封圈与第一活塞杆密封。

进一步的，所述绝缘套筒的前部通过第七密封圈与外壳密封，所述绝缘套筒的后部通过第八密封圈与外壳密封。

进一步的，所述绝缘电容支撑架的前部通过第九密封圈与外壳密封，所述绝缘电容支撑架的后部通过第十密封圈与外壳密封。

进一步的，所述法兰盘通过第十一密封圈与外壳密封。

本实用新型具有如下有益效果：

与现有技术相比，本实用新型在外界压力改变时，海水推动四个活塞移动，密封腔中油液压缩，皮囊体积发生变化，通过电容板准确测得皮囊体积变化量，已知弹性模量和体积应变，从而得到密封腔内的压力，由静压平衡，可以测得外界的压力。本装置能够随着外界压力的变化，密封腔的压力随之改变，可实现自平衡，从而缩小传感器的体积；本装置由二级活塞组成，第一级活塞微小的位移可以转化为第二级活塞较大的位移，还可以消除外界波动；电容板将位移信号转化为电信号，提高测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中绝缘套筒的结构示意图；

图3为本实用新型中绝缘套筒的侧视图；

图4为本实用新型中绝缘电容支撑架的结构示意图；

图5为本实用新型中法兰盘与皮囊的连接示意图；

附图标记的含义为：1-法兰盘，2-皮囊，3-绝缘电容支撑架，4-电池仓，5-外壳，6-绝缘套筒，7-第一进油口，8-缸筒，9-第一活塞杆，10-第一挡圈，11-第一活塞，12-第二活塞，13-第一密封圈，14-第二进油口，15-第三活塞，16-第二活塞杆，17-第四活塞，18-海水进口，19-第一螺母，20-第二密封圈，21-第三密封圈，22-第一活塞通孔，23-第二挡圈，24-第二螺母，25-第四密封圈，26-第五密封圈，27-第二活塞通孔，28-第六密封圈，29-第七密封圈，30-出线口，31-第八密封圈，32-第九密封圈，33-电容板，34-第十密封圈，35-第十一密封圈，Ⅰ-连通孔，Ⅱ-进油口，Ⅲ-出油口。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1至图5，本实用新型包括外壳5，外壳5的一端通过法兰盘1密封，另一端开设有海水进口18，外壳5内设置有与法兰盘1接触的绝缘电容支撑架3，外壳5与绝缘电容支撑架3间设置有电池仓4，绝缘电容支撑架3前部设置有绝缘套筒6，绝缘套筒6前部设置有缸筒8，缸筒8的前端部开设有油液入口，缸筒8、绝缘套筒6和绝缘电容支撑架3均为圆环柱体，缸筒8、绝缘套筒6和绝缘电容支撑架3同轴设置，绝缘电容支撑架3的内表面覆盖有电容板33，法兰盘1和绝缘电容支撑架3间设置有皮囊2，皮囊2能够延伸至法兰盘1内，缸筒8内设置有第一活塞杆9，第一活塞杆9的一端穿过绝缘套筒6伸入绝缘电容支撑架3内，另一端设置有第二活塞12和第一活塞11，第二活塞12和第一活塞11均与缸筒8密封，第一活塞11上开设有第二活塞通孔27，第二活塞12朝向油液入口，缸筒8的前方设置有第二活塞杆16，第二活塞杆16的前部固定有第四活塞17，后部固定有第三活塞15，第三活塞15上开设有第一活塞通孔22，第四活塞17朝向海水进口18，第三活塞15和第四活塞17均与外壳5密封，第二活塞12和第三活塞15间的密封腔室内填充有液压油。

与绝缘套筒6接触的外壳5壁上开设有第一进油口7和出油口30，第二活塞12和第三活塞15间的密封腔室的外壳5壁上开设有第二进油口2。

第四活塞17通过第一螺母19固定在第二活塞杆16的端部，第二活塞杆16上套设有第二挡圈23，第二挡圈23设置在第三活塞15的后方，第二活塞12通过第二螺母24固定在第一活塞杆9的端部，第一活塞杆9上套设有第一挡圈10，第一挡圈10设置在第一活塞11的后方。

缸筒8的前部通过第一密封圈13与外壳5密封，后部通过第六密封圈28与外壳5密封，第四活塞17通过第二密封圈20与外壳5密封，通过第三密封圈21与第二活塞杆16密封；第二活塞12通过第四密封圈25与缸筒8密封，通过第五密封圈26与第一活塞杆9密封；绝缘套筒6的前部通过第七密封圈29与外壳5密封，后部通过第八密封圈31与外壳5密封；绝缘电容支撑架3的前部通过第九密封圈32与外壳5密封，后部通过第十密封圈34与外壳5密封；法兰盘1通过第十一密封圈35与外壳5密封。

使用时，将本装置放入被测水域中，在下潜过程中，海水从进口18流入，推动第四活塞17、第二活塞杆16和第三活塞15同时移动，密封腔内油液受到挤压作用，带动第二活塞12、第一活塞杆9和第一活塞11移动，在移动过程中改变圆柱电容的相对面积，同时油液对皮囊2产生挤压，产生体积应变，测得外接线路上的电流，即可得到该位置的压力值；在上浮的过程中，随着海水压力减少，装置内部压力高于外界压力，活塞移动，回复到初始位置。

皮囊2在外界压力的作用下发生体积应变，根据体积应变的大小和体积弹性模量可以得到压力。在圆柱形电容器中，电压恒定，改变圆柱形电容器中的正对面积，电流发生线性变化，即第一活塞杆9的位移与电流为线性关系。

本装置中，第一活塞杆9的位移既产生体积应变，同时又改变圆柱形电容器中的正对面积，故通过测得电流就可以得出第一活塞杆9的位移量和体积变化量，从而得到体积应变，求出被测压力。

本发明整体结构为圆柱形，整体机构关系可分为四部分：

第一部分：第一级活塞的安装，将第四活塞17安装在第二活塞杆16上，并且通过第三密封圈21进行密封，第四活塞17一端通过轴肩定位，另一端通过第一螺母19进行轴向固定；将第三活塞15安装在第二活塞杆16的另一端，通过第二挡圈23进行轴向固定，在第三活塞15加工活塞第一通孔22，该活塞起导向作用。

第二部分：第二级活塞的安装，将第二活塞12安装在第一活塞杆9，并且通过第五密封圈26进行密封，第二活塞12一端通过轴肩定位，另一端通过第二螺母24进行轴向固定；将第一活塞11安装在第一活塞杆9的另一端，通过第一挡圈10进行轴向固定，在第一活塞11加工第二活塞通孔27，该活塞起导向作用。

第三部分：电容的安装，在绝缘电容支撑架3上的电池仓4中装入电源，并把电容板33胶粘在绝缘电容支撑架3上，并且接通电源；在电容板33和的第一活塞杆9安装外接电线，测定二者之间的电流。

第四部分：端盖的安装：法兰盘1与皮囊2的连接采用塑料热铆接技术。

整体安装：将第一部分安装在外壳5中，并且可以移动，通过外壳5上的凸缘进行定位，第四活塞17与外壳5之间装有第二密封圈20；将第二部分装在缸筒8中，并且可以移动，第二活塞12与缸筒8之间装有第四密封圈25，接着把缸筒8装在外壳5中，通过外壳5上的凸肩进行定位，在缸筒8上安装第一密封圈13和第六密封圈28进行密封；然后把绝缘套筒6安装在外壳5中，通过缸筒8进行轴向定位，在绝缘套筒6上安装第七密封圈29和第八密封圈31进行密封，绝缘套筒6与第一活塞杆9之间有一定的间隙；接着把第三部分装在外壳5中，通过绝缘套筒6进行轴向定位，在绝缘电容支撑架3上安装第九密封圈32和第十密封圈34进行密封，外接线从出线口30穿出；最后把第四部分装在外壳5上，在法兰盘1上装有第十一密封圈35进行密封，法兰盘1与外壳5之间通过螺纹连接；外壳5上的第一进油口7和第二进油口14中装有截止阀，并且在外壳5上接地线，通过法兰盘1对各个部分实现轴向固定，以及压紧皮囊2。

安装完成之后，从第一进油口7和第二进油口14给整个装置充入一定的压力油。

Claims (10)

1.一种深海式压力传感器，其特征在于，包括外壳(5)，所述外壳(5)的一端通过法兰盘(1)密封，另一端开设有海水进口(18)，所述外壳(5)内设置有与法兰盘(1)接触的绝缘电容支撑架(3)，所述外壳(5)与绝缘电容支撑架(3)间设置有电池仓(4)；

所述绝缘电容支撑架(3)前部设置有绝缘套筒(6)，所述绝缘套筒(6)前部设置有缸筒(8)，所述缸筒(8)的前端部开设有油液入口，所述缸筒(8)、绝缘套筒(6)和绝缘电容支撑架(3)均为同轴设置的圆环柱体；所述绝缘电容支撑架(3)的内表面覆盖有电容板(33)，所述法兰盘(1)和绝缘电容支撑架(3)间设置有皮囊(2)，所述皮囊(2)能够延伸至法兰盘(1)内；

所述缸筒(8)内设置有第一活塞杆(9)，所述第一活塞杆(9)的一端穿过绝缘套筒(6)伸入绝缘电容支撑架(3)内，另一端设置有第二活塞(12)和第一活塞(11)，所述第二活塞(12)和第一活塞(11)均与缸筒(8)密封，所述第一活塞(11)上开设有第二活塞通孔(27)，所述第二活塞(12)朝向油液入口，所述缸筒(8)的前方设置有第二活塞杆(16)，所述第二活塞杆(16)的前部固定有第四活塞(17)，后部固定有第三活塞(15)，所述第三活塞(15)上开设有第一活塞通孔(22)，所述第四活塞(17)朝向海水进口(18)，所述第三活塞(15)和第四活塞(17)均与外壳(5)密封，所述第二活塞(12)和第三活塞(15)间的密封腔室内填充有液压油。

2.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述外壳(5)壁上与绝缘套筒(6)接触处开设有第一进油口(7)和出油口(30)。

3.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述第二活塞(12)和第三活塞(15)间的密封腔室的外壳(5)壁上开设有第二进油口(14)。

4.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述第四活塞(17)通过第一螺母(19)固定在第二活塞杆(16)的端部，所述第二活塞杆(16)上套设有第二挡圈(23)，第二挡圈(23)设置在第三活塞(15)的后方。

5.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述第二活塞(12)通过第二螺母(24)固定在第一活塞杆(9)的端部，所述第一活塞杆(9)上套设有第一挡圈(10)，所述第一挡圈(10)设置在第一活塞(11)的后方。

6.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述缸筒(8)的前部通过第一密封圈(13)与外壳(5)密封，所述缸筒(8)的后部通过第六密封圈(28)与外壳(5)密封。

7.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述第四活塞(17)通过第二密封圈(20)与外壳(5)密封，通过第三密封圈(21)与第二活塞杆(16)密封；

所述第二活塞(12)通过第四密封圈(25)与缸筒(8)密封，通过第五密封圈(26)与第一活塞杆(9)密封。

8.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述绝缘套筒(6)的前部通过第七密封圈(29)与外壳(5)密封，所述绝缘套筒(6)的后部通过第八密封圈(31)与外壳(5)密封。

9.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述绝缘电容支撑架(3)的前部通过第九密封圈(32)与外壳(5)密封，所述绝缘电容支撑架(3)的后部通过第十密封圈(34)与外壳(5)密封。

10.根据权利要求1所述的一种深海式压力传感器，其特征在于，所述法兰盘(1)通过第十一密封圈(35)与外壳(5)密封。