CN210037067U - 扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置，此装置能保证扩散硅压力传感器使用在潮湿、有害气体环境时的测量精度、稳定性和使用寿命。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在扩散硅压力传感器使用现场安装一个气压平衡隔离装置。隔离装置是一个带密封上盖的中空密封盒，其内部含两个独立舱室，分别是接线端子密封舱和气压平衡隔离舱。压力传感器引出信号线和控制室信号线在接线端子密封舱内进行连接后，将通气管引入气压平衡隔离舱内与平衡气囊连接进行现场大气压传导和空气隔离。最终实现即进行现场大气压传导又避免现场潮湿、有害空气进入扩散硅传感器内部影响测量精度、稳定性和使用寿命。

Description

扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置

技术领域

本实用新型涉及一种扩散硅压力传感器在测量相对压力或液位时，隔离现场空气及有害气体，保证测量精度和稳定性，延长传感器使用寿命的装置。同时该装置也可以应用于其他压阻和压电式传感器检测时现场空气的隔离。

背景技术

目前，扩散硅压力传感器被广泛用于有工业及民用领域压力和液位测量。在应用过程中，大部分情况是测量被测介质的相对压力（表压），即被测介质的绝对压力减去现场大气压。为实现测量相对压力（表压），一般采取在扩散硅压力传感器敏感元件硅片的反面设置一根中空细管（通气管）与现场大气连通，使正反面大气压力相互抵消，达到测量相对压力即表压的目的。

但，压力、液位测量传感器在实际应用时，多数安装于地下窨井、水池、露天、车间等潮湿、存有害气体的恶劣环境。这时，潮湿空气或有害气体就会顺着通气管到达扩散硅压力传感器内部，干扰测量精度和破坏传感器内部元件，造成测量数值失真、漂移和器件损坏现象，严重影响测量可靠性，给工业控制和正常生产带来困难。

根据实际应用统计，在潮湿环境使用3-6个月，露天使用经过1个雨季，传感器均出现不同程度测量失真及损坏。安装隔离装置后，传感器均能达到出厂说明书的测量精度和使用寿命。

发明内容

本实用新型是解决扩散硅压力传感器在潮湿及有害气体环境使用时，测量数据失真和严重影响使用寿命的问题。能有效保证现场恶劣条件下，使用扩散硅压力传感器达到测量精度和使用寿命。

本实用新型解决技术问题采用技术方案是：在扩散硅压力传感器引出的信号电缆（电缆内包含通气管和信号线芯）与控制室信号电缆在连接时，加装“扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置”（下称隔离装置），解决现场空气隔离问题。隔离装置是由一个长×宽×高尺寸为80×80×50mm的带密封上盖的长方体中空盒（具体尺寸可根据现场使用情况调整）做为主体，将其分为两个独立舱室，其中一个舱室安装两枚电缆密封接线头和接线端子做为密封接线舱，另一个舱室设置一只气囊，并在舱室一侧开一小孔做为气压平衡隔离舱，在小孔上安装一枚空气分子塞，初步过滤进入平衡舱空气。两舱室间隔板安装一枚小直径密封接线头做为通气管引入装置。具体工作原理：首先将传感器引出信号电缆和控制室信号电缆通过两个电缆密封接头引至隔离装置接线密封舱内进行信号线连接，再将传感器信号电缆内的通气管通过两舱间隔板上密封接线头引至气压平衡隔离舱，假设这时安装隔离装置密封上盖，接线密封舱将处于完全密封状态。之后，将引气压平衡隔离舱的通气管与一只处于松弛状态平衡气囊相连，实现环境大气压通过平衡气囊隔离后传导至气囊内部，经与气囊连接通气管作用于扩散硅压力传感器敏感元件硅片上，达到大气压平衡目的。当盖上隔离装置上盖，可完全避免现场潮湿、有害气体通过通气管及信号电缆线芯缝隙进入传感器内部，达到气压平衡和密封隔离作用。密封接线头尺寸可根据实际使用信号线缆和通气管直径选择，气囊体积选择按如下方式计算。

气囊体积计算：根据理想气态方程PV=nRT（其中：P压强，V体积，n摩尔数，R常亮，T绝对温度），空气压强与气压成反比关系即P₁/P₂=V₂/V₁。查阅全国大气压分布情况，一年中某地最高大气压和最低大气压不会超过平均大气压的±10%。根据上面条件，选择的气囊处于松弛状态时，气囊与通气管内空气体积膨胀10%及缩小10%时，只要气囊本身不对内部增加额外压力就能保证测量精度。例如，选择圆形气囊松弛状态直径3cm，通气管内径0.1cm，长度1000cm。计算通气管空气体积V₁=0.05²XπX1000=7.85cm³，气囊体积为V₂=(4/3)×π×1.5³=14.13 cm³，V₁＋ V₂=7.85+14.13=21.98 cm³，通过计算该松弛状态气囊在继续膨胀及缩小2.198 cm³时，选择气囊不对内部施加额外压力就能达到要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1是本实用新型主体结构图

图2是扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置上盖底面图

图3是扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置主体结构A——A剖视图

图中1.接线端子密封舱，2.气压平衡隔离舱，3.通气管密封接头，4.通气管，5.过滤分子塞，6.平衡气囊，7.信号线，8.控制室信号电缆，9.接线端子，10.现场扩散硅传感器信号电缆，11.信号电缆密封接头，12.螺栓孔，13.上盖螺丝孔，14上盖密封胶圈。

具体实施方式

在图1中，现场扩散硅传感器信号电缆（10）、控制室信号电缆（8）通过两个信号电缆密封接头（11），引入接线端子密封舱（1），将信号线（7）在接线端子（9）连接，并将通气管（4）通过通气管密封接头（3）引入气压平衡舱（2）与松弛状态平衡气囊（6）相连。

在图2中，将图2平衡装置上盖与图1主体结构通过安装螺丝孔（12）（13）连接，连接后由于密封胶圈（14）密封作用，平衡装置接线端子舱保持密封，气压平衡舱通过分子塞使舱内与现场气压一致，并通过平衡气囊传导至传感器内部。

Claims (2)

1.一种扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置，在隔离装置中，接线端子密封舱、气压平衡隔离舱、电缆密封接头、接线端子、平衡气囊、隔离装置上盖、分子塞通气孔，其特征是：隔离装置中设立两个独立舱室，分别是接线端子密封舱和气压平衡隔离舱，信号电缆通过接线端子密封舱连接，通过气压平衡隔离舱进行大气压平衡和空气隔离。

2.根据权利要求1所述的扩散硅压力传感器大气压平衡隔离装置，其特征是：通气管通过通气管密封接头引入气压平衡舱内，分子塞安装于气压平衡舱一侧于环境空气联通，舱内平衡气囊与通气管连接进行气压传导和空气隔离。

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