CN211626784U - 一种数字式压力检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于传感器结构技术领域，提供了一种数字式压力检测装置。本实用新型的数字式压力检测装置包括连接件、壳体、传感元件以及电路板，壳体沿轴向开设有内腔，内腔的一端设有开口，另一端密封设置形成弹性膜片，内腔设有开口的一端与连接件的一端连通；传感元件设于弹性膜片远离内腔的一侧，传感元件用于将弹性膜片的形变转换为电信号；电路板与传感元件电性连接，电路板上设有用于采集传感元件的电信号并转化为数字信号的ADC芯片，连接件用于连接待检测设备，壳体上的内腔设有开口的一端与连接件的一端连通，本实用新型的数字式压力检测装置通过采用ADC芯片，可以大大提高数字式压力检测装置的分辨率，从而实现更精确地压力测量。

Description

一种数字式压力检测装置

技术领域

本实用新型涉及传感器结构技术领域，特别涉及一种数字式压力检测装置。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，其中，医用压力传感器对分辨率的要求较高，而现有国内的压力传感器的分辨率难以满足使用要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种数字式压力检测装置，旨在解决现有的压力传感器的分辨率较低的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种数字式压力检测装置，包括：

壳体，沿轴向开设有内腔，所述内腔的一端设有开口，另一端密封设置形成用于弹性膜片；

传感元件，设于所述弹性膜片远离所述内腔的一侧，所述传感元件用于将所述弹性膜片的弹性形变转换为电信号；

电路板，与所述传感元件电性连接，所述电路板上设有用于采集所述传感元件的电信号并转化为数字信号的ADC芯片；以及

连接件，用于连接待检测设备；

所述壳体上的所述内腔设有所述开口的一端与所述连接件的一端连通。

在一个实施例中，所述传感元件与所述弹性膜片通过玻璃微熔连接，使得所述数字式压力检测装置能承受的最大气压范围为650bar～750bar。

在一个实施例中，所述电路板设于所述弹性膜片远离所述内腔的一侧，所述电路板上开设有避让所述传感元件的避让孔。

在一个实施例中，所述内腔包括连接腔以及与所述连接腔连通的通道，所述连接腔套设在所述连接件外；所述连接腔与所述通道的连接处设有台阶，所述连接件伸入所述连接腔的一端抵接在所述台阶上。

在一个实施例中，所述传感元件为金属应变片和半导体应变片中的至少一个。

在一个实施例中，所述数字式压力检测装置还包括与所述电路板电性连接的端子排线。

在一个实施例中，所述连接件为与待检测设备的顶针阀配合的排气顶针，所述连接件沿轴向设有通孔。

在一个实施例中，所述通孔包括朝所述壳体依次平滑连接的第一直管段、锥管段以及第二直管段，所述第一直管段的内径大于所述第二直管段的内径，使得所述通孔对瞬时高压力有阻尼作用。

在一个实施例中，所述ADC芯片具有至少24位输出位。

在一个实施例中，所述ADC芯片具有压力信号处理模块，所述压力信号处理模块对所述传感元件感测的电信号进行信号处理。

在一个实施例中，所述ADC芯片具有温度测量模块和多段式温度补偿模块，相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围部分重叠。

在一个实施例中，相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃。

在一个实施例中，所述ADC芯片的温度补偿范围为-40℃～85℃。

本实用新型提供的数字式压力检测装置，包括连接件、壳体、传感元件以及电路板，连接件用于连接待检测设备，连接件呈中空设置；壳体沿轴向开设有内腔，内腔的一端设有开口，另一端密封设置形成用于传递压力和导热的弹性膜片，内腔设有开口的一端与连接件的一端连通；传感元件设于弹性膜片远离内腔的一侧，传感元件用于将压力和温度转换为电信号；电路板与传感元件电性连接，电路板上设有用于采集传感元件的电信号并转化为数字信号的ADC芯片，相比于传统的压力传感器而言，本实用新型的数字式压力检测装置通过采用ADC芯片，可以大大提高数字式压力检测装置的分辨率，从而实现更精确地压力测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的数字式压力检测装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的数字式压力检测装置的俯视结构示意图；

图3是沿图2中A-A方向的剖视结构意图。

其中，图中各附图标记：

100-连接件；110-通孔；111-第一直管段；112-锥管段；113-第二直管段；200-壳体；210-内腔；211-连接腔；212-通道；213-台阶；300-弹性膜片；400-传感元件；500-电路板；510-避让孔；600-ADC芯片；700-绑定连接线；800-端子排线。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本实用新型实施例提供一种数字式压力检测装置，包括：

壳体200，沿轴向开设有内腔210，内腔210的一端设有开口，另一端密封设置形成弹性膜片300；

传感元件400，设于弹性膜片300远离内腔210的一侧，传感元件400用于将弹性膜片300的弹性形变转换为电信号；以及

电路板500，与传感元件400电性连接，电路板500上设有用于采集传感元件400的电信号并转化为数字信号的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)芯片；以及

连接件100，用于连接待检测设备；

壳体200上的内腔210设有开口的一端与连接件100的一端连通。

需要解释的是，本实用新型实施例的数字式压力检测装置中，传感元件400为应变片，具体可以为金属应变片和半导体应变片中的至少一种。当弹性膜片300受到压力时会产生形变，并与应变片挤压导致应变片产生机械变形，应变片的电阻值相应的发生变化，电路板与应变片之间形成惠斯通电桥，可以将电阻变化转化为相应的电流或电压信号输出，AD芯片将电流或电压信号转化为数字信号输出，从而可以测得压力。

本实用新型实施例的数字式压力检测装置，包括连接件100、壳体200、传感元件400以及电路板500，连接件100用于连接待检测设备，连接件100呈中空设置；壳体200沿轴向开设有内腔210，内腔210的一端设有开口，另一端密封设置形成弹性膜片300，内腔210设有开口的一端与连接件100的一端连通；传感元件400设于弹性膜片300远离内腔210的一侧，传感元件400用于将弹性膜片300的弹性形变转换为电信号；电路板500与传感元件400电性连接，电路板500上设有用于采集传感元件400的电信号并转化为数字信号的ADC芯片600，相比于传统的压力传感器而言，本实用新型的数字式压力检测装置通过采用ADC芯片600，可以大大提高数字式压力检测装置的分辨率，从而实现更精确地压力测量。

值得一提的是，ADC芯片的分辨率表示能够改变数字输出值的最小输入电压值，分辨率由ADC芯片的位数决定，位数越多，电压分辨率越高，本实用新型实施例的数字式压力检测装置采用ADC芯片600，可以有效提高数字式压力检测装置的分辨率。本实用新型实施例的数字式压力检测装置所采用的ADC芯片600为输出位为24位的IS2405的芯片，通过采用ADC芯片600，可以实现低功耗，具体每天工作一小时的功耗大约为0.64mAh。为了进一步提高数字式压力检测装置的分辨率，ADC芯片600宜采用输出位至少为24位的ADC芯片。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，传感元件400与弹性膜片300通过玻璃微熔连接，使得传感元件400与弹性膜片300之间能够稳定地连接在一起，大大提高了压力承受范围，相比于现有的压力传感器而言，本实用新型实施例的数字式压力检测装置最大能够承受650bar～750bar的压力。可以理解的是，根据实际使用环境的选择，可以采用其它连接方式实现传感元件400与弹性膜片300之间的连接，本实用新型在此不做限制。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，电路板500设于弹性膜片300远离内腔210的一侧，电路板500上开设有避让传感元件400的避让孔510，使得本实用新型实施例的数字式压力检测装置结构紧凑，有效的减小占用体积。在该实施例中，避让孔510设于电路板500的中部，且避让孔510的形状为长方形，当然，根据实际情况的选择，避让孔510的位置和形状可以作适当调整，本实用新型在此不做限制。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，内腔210包括连接腔211以及与连接腔211连通的通道212，连接腔211套设在连接件100外，使得本实用新型实施例的数字式压力检测装置结构紧凑，有效的减小占用体积。在该实施例中，连接件100的一端套接于连接腔211内，另一端露出于连接腔211外，以便于插接于待检测设备使用。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，连接腔211的内径大于通道212的内径，连接腔211与通道212的连接处设有台阶213，连接件100伸入连接腔211的一端抵接在台阶213上，使得连接件100与壳体200之间连接紧密，避免漏气的情况发生。在该实施例中，连接件100可以但不限于通过胶粘的方式设置在连接腔211的内壁上。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，数字式压力检测装置还包括连接传感元件400与电路板500的绑定连接线700，从而使得传感元件400与电路板500通过绑定连接线700电连接。在该实施例中，绑定连接线700可以但不限于为铝线。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，数字式压力检测装置还包括与电路板500电性连接的端子排线800，端子排线800用于供电和传导数据。

值得一提的是，本实用新型实施例的数字式压力检测装置为供工业及医用行业所用到的气体储气罐，连接件100为与待检测设备(气体储气罐)的顶针阀配合的排气顶针，通过将排气顶针插入待检测设备的顶针阀，使得待检测设备内的气体通过排气顶针进入壳体200内，从而使得弹性膜片300和应变片先后挤压变形，借由应变片的电阻值的变化，得到待检测设备的气体压力。在该实施例中，为了避免连接件100被腐蚀，连接件100宜采用惰性材料制作，例如，连接件100可以但不限于为铜制件。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，连接件100沿轴向设有与内腔210连通的通孔110，通孔110包括朝壳体200依次平滑连接的第一直管段111、锥管段112以及第二直管段113，第一直管段111的内径大于第二直管段113的内径，使得通孔110对瞬时高压力有阻尼作用。在该实施例中，锥管段112靠近第一直管段111的一端的内径与第一直管段111的内径相等，锥管段112靠近第二直管段113的一端的内径与第二直管段113的内径相等。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，ADC芯片600具有压力信号处理模块，压力信号处理模块对传感元件400感测的电信号进行信号处理，从而得到压力；ADC芯片600具有温度测量模块和多段式温度补偿模块，相邻两段温度补偿模块的温度范围部分重叠，从而可以精确测量压力。在该实施例中，相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃。为了便于解释，在此进行举例说明，例如，多段式温度补偿模块包括三段温度补偿模块，第一温度补偿模块的温度补偿范围为0℃～20℃，第二温度补偿模块的温度补偿范围为10℃～40℃，第三温度补偿模块的温度补偿范围为30℃～50℃，显然，第一温度补偿模块的温度补偿范围与第二温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃，第二温度补偿模块的温度补偿范围与第三温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃，也即相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，ADC芯片600的温度补偿范围为-40℃～85℃，也即多段式温度补偿模块的温度补偿范围为-40℃～85℃。根据实际情况的选择，ADC芯片600的温度补偿范围可以根据实际情况进行调整和优化。

需要说明的是，随着温度的变化，应变片(传感元件400)的电阻也跟着变化，电路板与应变片之间形成惠斯通电桥，可以将电阻变化转化为相应的电流或电压信号输出，ADC芯片600可以将不同温度下测得的电流或电压信号转化为数字信号输出，通过优化的算法进行补偿计算得出相应的精确温度和压力值。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种数字式压力检测装置，其特征在于，包括：

壳体，沿轴向开设有内腔，所述内腔的一端设有开口，另一端密封设置形成弹性膜片；

传感元件，设于所述弹性膜片远离所述内腔的一侧，所述传感元件用于将所述弹性膜片的弹性形变转换为电信号；

电路板，与所述传感元件电性连接，所述电路板上设有用于采集所述传感元件的电信号并转化为数字信号的ADC芯片；以及

连接件，用于连接待检测设备；

所述壳体上的所述内腔设有所述开口的一端与所述连接件的一端连通。

2.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述传感元件与所述弹性膜片通过玻璃微熔连接，使得所述数字式压力检测装置能承受的最大气压范围为650bar～750bar。

3.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述电路板设于所述弹性膜片远离所述内腔的一侧，所述电路板上开设有避让所述传感元件的避让孔。

4.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述内腔包括连接腔以及与所述连接腔连通的通道，所述连接腔套设在所述连接件外；所述连接腔与所述通道的连接处设有台阶，所述连接件伸入所述连接腔的一端抵接在所述台阶上。

5.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述传感元件为金属应变片和半导体应变片中的至少一个。

6.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述数字式压力检测装置还包括与所述电路板电性连接的端子排线。

7.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述连接件为与待检测设备的顶针阀配合的排气顶针，所述连接件沿轴向设有通孔。

8.如权利要求7所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述通孔包括朝所述壳体依次平滑连接的第一直管段、锥管段以及第二直管段，所述第一直管段的内径大于所述第二直管段的内径，使得所述通孔对瞬时高压力有阻尼作用。

9.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述ADC芯片具有至少24位输出位。

10.如权利要求1所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述ADC芯片具有压力信号处理模块，所述压力信号处理模块对所述传感元件感测的电信号进行信号处理。

11.如权利要求1至10中任一项所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述ADC芯片具有温度测量模块和多段式温度补偿模块，相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围部分重叠。

12.如权利要求11所述的数字式压力检测装置，其特征在于，相邻两段温度补偿模块的温度补偿范围重叠10℃。

13.如权利要求11所述的数字式压力检测装置，其特征在于，所述ADC芯片的温度补偿范围为-40℃～85℃。

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