CN2127171Y - 耐高压高精度微压差传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应变式微压差传感器，它 是由两个波纹管将被测压力分别转换成力作用在高 精度结构的应变式力传感器上，使力传感器在合力下 变形输出电信号。这种结构的微压差传感器的量程 最小可＜100mmH₂O，精度优于1‰，最高耐压 16kg/cm²。

Description

本发明给出了一种用电阻应变式测力元件，完成微压差参数测量的微压差传感器。

目前实验室测量及工业控制中使用的微压差传感器多数都是电阻应变式。其结构特点为用一段波纹管将一个被测物与测量空间隔离，将一个被测压力通入大空间，另一个被测压力通入波纹管并由它转换成力作用在单悬臂弹簧片上。弹簧片上贴有电阻应变片并组成电桥，使其成为力传感器，在两个压力变化的情况下输出相应电信号。

这一类型的微压差传感器只能测气压差（或一液一气），最小量程＞100mmH₂O，精度低于1％，且都不能耐高压。也就是说压力标称值较大而差值较小时，市场上还没有产品能完成它们的测量。比如测量液压油缸活塞两端的压力差，从而确定活塞的泄漏量等。另外当两压力均为液体时，也无法用一个传感器完成它们的测量。

本发明的目的是提供一种能耐高压、精度较高、能够测量压差＜100mmH₂O、介质为气液均可的差压传感器。

为了达到上述目的，本设计采用了一种用两段波纹管将被测两压力转换成两个力、同时作用于一个高精度结构力弹性体两侧，通过弹性体上粘贴的电阻应变片（也可以粘贴半导体应变片）组成的电桥将压力变化变成电信号输出。（即使其成为力传感器）也可在波纹管与力传感器相接触处加球，以提高精度；在波纹管外加套，使波纹管能承受更大压力。

使用本发明的优点是：

（1）提高了压差传感器的综合精度，优于1‰。

（2）适用性更广，可测气体，也可测液体。

（3）使压差传感器的量程更小，可测＜100mmH₂O的微压差。

（4）使传感器在测量微压差的同时可以耐高压达到16Kg／cm₂。

附图1是传感器的主视图剖面，图2是工作原理图。

〈8〉是框架。〈9〉是承受力载荷的弹性体，可与框架加工成整体，也可分别加工再用螺栓固定。结构形状如图所示双连孔结构（也可是双梁结构）受力方式是悬臂式。〈2〉是波纹管。在波纹管的两端焊上堵头，一边是带接管中间有孔与波纹管内腔相通的堵头〈1〉；另一边堵头〈3〉是实心的，仅起传力作用，通过球〈4〉顶在弹性体的一端（或本身加工成球头）。〈6〉是金属套。它的作用是起保护作用（在压力高于波纹管耐压指标时加）。〈5〉是限位装置。它的作用是限止弹性体的过载。〈10〉是应变元件，电阻应变片（或半导体应变片）。〈4〉是钢球，起自动定心作用，提高精度。

下面结合附图1对本发明的实例作进一步详细的描述。

在弹性体〈9〉的两臂上粘贴上应变元件〈10〉，将其组成电桥，成为力传感器供电及输出均通过插头座〈11〉。用两段型号规格相同的波纹管〈2〉，将波纹管的两端一端焊上带有管接嘴的堵头〈1〉以便将被测压力通入波纹管内，一端焊上不带孔的堵头〈3〉。当要求更高耐压时，外面套上金属护套〈6〉分别安装在框架〈8〉上，将有通孔的一端放在框外，无孔的一端放在框内。调整波纹管的位置，使无孔的一端通过一钢球〈4〉（或堵头端部加工成球状）与弹性体相接触，用园螺母〈7〉将位置锁定。框架上装有两个限位装置〈5〉。

由附图2看出：

当压力P₁通入左边的波纹管时，轴向力由左波纹管转换成力F₁作用于弹性体的左边；径向力则由波纹管外壁承受，（加保护套时，则由保护套承受）。当压力P₂通入右边的波纹管时，轴向力由右边的波纹管转换成力F₂作用于弹性体的右边；径向力则由波纹管承受（加保护套时，由保护套承受）。装配工艺上应保证左边的轴向力与右边的轴向力作用在一条线上。

由于F₁≠F₂，弹性体在合力F＝F₁－F₂的作用下变形，贴于其上的电阻应变片电桥将变形转换成与应变相对应的电压输出。

由于两个力同时作用在弹性体的左右两边的同一轴线上而方向相反，所以传感器的输出大小与这两个力（F₁，F₂）的差值成正比；由于波纹管的规格型号相同，因此也与这两个被测压力（P₁，P₂）的差值成正比。

当力弹性体受载过大，变形过大时碰到框上装的限位装置使传感器受到保护。本发明用图1所给出的实施方案做的微压差传感器，实验证明其性能指标达到：

量程：＜100mmH₂O

精度：优于1‰

耐压：16Kg cm²

介质：液气均可适用

Claims (1)

1、一种耐高压、高精度、微压差传感器，它包括应变式力传感器和将压力转变为力的波纹管，其特征在于：用两段波纹管将被测物与测量空间隔离，并将两个被测压力转换成两个力同时作用在一个力传感器两测；力传感器的弹性体为双连孔或双梁式结构，悬臂受力方式；波纹管与力弹性体的接触点是球状；限位装置为双向。

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