CN218098130U - 带有动膜片的压力传感器 - Google Patents

Abstract

带有动膜片的压力传感器，包括壳体和设置在壳体上的动膜片，动膜片周边连接到壳体，动膜片中央具有形变区域从而让动膜片能够响应于左右两侧空间中的压差⊿P变化而变形；其特征在于，在壳体上还设置有感应线圈，在动膜片的形变区域设置有向左侧凸出的定位杆，在定位杆上安装有软磁体，从而当动膜片因气压差变形时，定位杆能够带着软磁体相对于感应线圈左右移动，软磁体用于与感应线圈配合实现位移转换对应电磁信号；在动膜片的形变区域还设置有向右侧凸出的校正杆；在壳体上设置有校正杆配合器，当校正杆左右移动时，校正杆配合器用于配合着校正杆，不仅能够减少校正杆径向跳动的幅度而且平衡软磁体下坠导致动膜片的形变区域向左侧偏转的势能。

Description

带有动膜片的压力传感器

技术领域

本发明涉及一种能够测量流体压力变化的传感器，特别涉及一种带有动膜片的压力传感器，通过测量所述动膜片的应变来间接测量压力。

背景技术

压力传感器的种类繁多，其中较为常见的一种为电磁压力传感器。例如中国专利201420559817.8中公开的电子风压开关，包括：上盖、下盖、正压口、负压口、风压隔膜、支撑架、磁环、感应线圈；其中；所述风压隔膜将电子风压开关内的腔体分成正压腔和负压腔，所述正压口与所述正压腔连通，所述负压口与所述负压腔连通。所述风压隔膜的中间区域固定设置有支撑架，所述支撑架上设置有磁环固定部，所述磁环与所述磁环固定部套接固定；所述下盖在所述磁环固定部的对应位置设置有所述磁体腔，所述磁体腔的四周绕有所述感应线圈，所述磁环能够于所述磁体腔内移动。当所述正压腔和负压腔之间压差发生变化时，所述风压隔膜变形带动所述磁环于所述磁体腔内轴向移动，触发所述感应线圈向处理电路输出变化的电信号，处理电路将该电信号转换为输出信号，从而实现压力测量。但是在实验的过程中发现，向所述电子风压开关输入或抽吸相同压力的被测气体，压力测量输出值却不一致、不稳定，出现数据漂移现象，严重影响压力测量的准确性。

发明内容

针对上述技术问题进行分析发现，当向专利201420559817.8中的电子风压开关输入或抽吸被测气体而被测气体出现紊流或工作环境存在剧烈振动，导致所述支撑架上的磁环出现明显的径向跳动时，所述磁环与感应线圈之间的径向间距是变化的，非常不稳定。另外，所述风压隔膜上的所述磁环的重量往往是所述风压隔膜的4～5倍，所述磁环在重力作用下自然下坠，导致所述风压隔膜的中间区域往所述磁环所在一侧偏转变形，加上由于所述支撑架也安装在所述磁环所在一侧，无疑会加剧所述风压隔膜中间区域的偏转幅度，加剧被测气体出现紊流或工作环境存在剧烈振动时所述磁环与感应线圈之间的径向间距变化幅度。上述种种因素使得即使向所述电子风压开关输入或抽吸相同压力的被测气体，压力测量输出值却不一致、不稳定。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种改进的带有动膜片的压力传感器，包括壳体和设置在所述壳体上的动膜片，所述动膜片周边连接到所述壳体，所述动膜片中央具有形变区域从而让所述动膜片能够响应于左右两侧空间中的压差⊿P变化而变形；其特征在于，在所述壳体上还设置有感应线圈，在所述动膜片的形变区域设置有向左侧凸出的定位杆，在所述定位杆上安装有软磁体，从而当所述动膜片因气压差变形时，所述定位杆能够带着所述软磁体相对于所述感应线圈左右移动，所述软磁体用于与所述感应线圈配合实现位移转换对应电磁信号；在所述动膜片的形变区域还设置有向右侧凸出的校正杆；在所述壳体上设置有校正杆配合器，当所述校正杆左右移动时，所述校正杆配合器用于配合着校正杆，不仅能够减少所述校正杆径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能。

其中，所述软磁体容易被磁化也容易退磁，如此可以减少剩磁引发压力测量输出值出现漂移。在其中一种应用中，所述软磁体可以选用软磁铁氧体。

其中，所述动膜片为一种能够受压变形的膜片，常见的为硅胶薄膜、橡胶薄膜等弹性胶质薄膜。

其中，所述动膜片左右两侧空间根据不同的测量需要，具有不同的测量流体，例如可以在所述动膜片左右两侧空间分别输入两股不同的被测气体，此时上述压差⊿P为两股被测空气之间的压差；又或者，所述动膜片左侧空间输入被测气体，右侧空间与外界大气相通并保持大气压，此时上述压差⊿P为被测气体压强与大气压之间的差值。

其中，在所述动膜片的形变区域设置有所述定位杆，这样所述动膜片与定位杆存在联动关系。在其中一种应用中，当所述动膜片左右两侧空间的压差⊿P为0时，所述动膜片不变形，所述感应线圈输出电磁信号A，例如频率信号或电流信号i；当所述动膜片的左侧空间中的压力大于右侧空间中的压力时，所述动膜片向右侧凸起变形，驱动所述定位杆带着所述软磁体相对于所述感应线圈向右移动从而改变它们在左右方向上的间距，触发所述感应线圈输出电磁信号B，例如频率800Hz。相反，当所述动膜片的左侧空间中的压力小于右侧空间中的压力时，所述动膜片向左侧凸起变形，驱动所述定位杆带着所述软磁体相对于所述感应线圈向左移动从而改变它们在左右方向上的间距，触发所述感应线圈输出电磁信号C，例如频率300Hz。如此利用不同的压差⊿P与不同的电磁信号之间的对应关系，获知压差值。为此，所述软磁体用于与所述感应线圈配合实现位移转换对应电磁信号，其含义就是可以将所述软磁体相对于感应线圈移动的位移或行程物理量转换为所述感应线圈所对应输出的电磁信号，例如电压信号、电流信号或频率信号等，具体与设置的信号电路有关。

其中，在不同的实施方式中，所述校正杆的数量可以是不唯一的，例如可以设置多个所述校正杆，多个所述校正杆围绕所述定位杆布置；或者仅设置一个所述校正杆。

其中，在所述动膜片的形变区域设置有所述校正杆，这样所述动膜片与校正杆存在联动关系，从而当所述动膜片因气压差变形时，所述校正杆能够跟随所述动膜片的变形而向左或右移动，而所述校正杆的活动反过来可以干预所述动膜片的变形，进而干预所述定位杆的活动。根据上述原理，本发明在所述壳体上设置所述校正杆配合器，当所述校正杆左右移动时，所述校正杆配合器用于配合着校正杆，不仅能够减少所述校正杆径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能，从而减少所述定位杆的径向跳动，优化所述感应线圈与软磁体之间的径向间距的稳定性，进而能够优化向所述压力传感器输入或抽吸相同压力的被测流体时，压力测量输出值的一致性、稳定性。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：由于当所述校正杆左右移动时，所述校正杆配合器用于配合着校正杆，不仅能够减少所述校正杆径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能，这样，能够以简洁的结构，优化向所述压力传感器输入或抽吸相同压力的被测流体时，压力测量输出值的一致性、稳定性。

进一步的技术方案还可以是，所述校正杆与定位杆的中心轴线重叠。这样，利用所述校正杆与校正杆配合器的配合能更好地校正所述定位杆的活动，减少所述定位杆的径向跳动的幅度。

关于所述校正杆与校正杆配合器之间的配合结构，下面提供两种可择一采用的实施方式：

第一种配合结构：所述校正杆呈杆状，所述校正杆配合器具有能够接纳所述校正杆的长孔，所述校正杆插入到所述校正杆配合器的长孔中。相对下面第二种配合结构而言，在所述校正杆具有相同外径尺寸情况下，所述校正杆具有的刚性更好，能够很好地与所述校正杆配合器，更好地减少所述校正杆径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能。

第二种配合结构：所述校正杆配合器呈杆状，所述校正杆具有能够接纳所述校正杆配合器的长孔，所述校正杆配合器插入到所述校正杆的长孔中。

所述定位杆与动膜片之间可以为分体式结构，在所述动膜片的左侧贴合安装有支撑片，所述支撑片与定位杆一体成形，但是所述支撑片安装在所述动膜片左侧会加剧所述动膜片的形变区域向左侧偏转，而且所述支撑片与动膜片之间的安装误差也会影响所述软磁体于所述动膜片上的位置一致性。为此，本发明进一步提出如下技术方案：所述定位杆与动膜片之间为一体式结构。这样有利于优化所述软磁体于所述动膜片上的位置一致性。

关于所述校正杆与所述动膜片之间连接结构，下面提供两种可择一采用的实施方式：

第一种结构方式：所述校正杆与动膜片之间为一体式结构。

进一步的技术方案还可以是，还包括有用于提升所述动膜片刚性的平面支撑片，所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，同时所述平面支撑片还卡接到所述校正杆上。这样，所述校正杆成为固定所述平面支撑片并增强所述动膜片与平面支撑片贴合度、关联度的过渡连接部，与下面将要论述到的第二种结构方式相比，采用第一种结构方式还有利于简化所述平面支撑片的结构和降低制造成本；另外所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，有利于进一步平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能；其次，利用所述平面支撑片还可以优化所述动膜片的形变区域变形时平直度，减少所述定位杆径向跳动的幅度。其中，所述平面支撑片可以通过粘接胶、类似现有专利201420559817.8中的卡接结构等多种方式贴合安装在所述动膜片的右侧。

进一步的技术方案还可以是，所述平面支撑片上设置有葫芦形卡孔，所述葫芦形卡孔包括相互连通的大卡孔和小卡孔，所述校正杆包括有粗杆部和位于所述粗杆部下方的细杆部，所述粗杆部的外径小于所述大卡孔的内径但大于所述小卡孔的外径，所述平面支撑片能够利用所述大卡孔穿过所述粗杆部，并利用所述小卡孔卡接在所述细杆部上。这样大大地简化了所述平面支撑片与校正杆之间的安装操作，提高安装效率。

第二种结构方式：还包括有用于提升所述动膜片刚性的平面支撑片，所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，所述平面支撑片与校正杆之间为一体式结构。

除了利用所述平面支撑片提升所述动膜片刚性，本发明还进一步提出如下的技术方案，所述动膜片的形变区域包括有中央厚壁部和边沿薄壁部，在所述中央厚壁部的中央位置还设置有呈二级台阶状的凸台部，所述定位杆与动膜片一体形成于所述凸台部上。这样，所述凸台部可以提升所述动膜片的形变区域的刚性，优化所述动膜片的形变区域变形时的平直度，减少所述定位杆径向跳动的幅度。当然，此技术方案可以与所述平面支撑片共用于同一实施方式中。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到带有动膜片的压力传感器中。

附图说明

图1 是应用本发明技术方案的压力传感器的剖视结构示意图；

图2 是动膜片的正面结构示意图，图中定位杆、校正杆与动膜片一体成形;

图 3 是图2中A-A方向的剖视结构示意图；

图4 是所述动膜片的立体结构示意图，图中定位杆与动膜片一体成形；

图5 是所述动膜片的另一立体结构示意图，图中校正杆与动膜片一体成形；

图6 是平面支撑片的立体结构示意图。

具体实施方式

除了明确说明属于等同或可选择的实施方案外，下面披露的各种实施细节方案即使在功能方面没有直接关联或协同关系的情况下，既可以选择性应用，也可以合并应用在一个实施例中。

如图所示，一种带有动膜片3的压力传感器，包括壳体和设置在所述壳体上的动膜片3，所述动膜片周边30连接到所述壳体，所述动膜片3中央具有形变区域31从而让所述动膜片3能够响应于左右两侧空间中的压差⊿P变化而变形；在所述壳体上还设置有感应线圈5，在所述动膜片3的形变区域31设置有向左侧凸出的定位杆32，在所述定位杆32上安装有软磁体4，从而当所述动膜片3因气压差变形时，所述定位杆32能够带着所述软磁体4相对于所述感应线圈5左右移动，所述软磁体4用于与所述感应线圈5之间实现位移转换对应电磁信号配合；在所述动膜片3的形变区域31还设置有向右侧凸出的校正杆33；在所述壳体上设置有校正杆配合器22，当所述校正杆33左右移动时，所述校正杆配合器22用于配合着校正杆33，不仅能够减少所述校正杆33径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体4下坠导致所述动膜片3的形变区域向左侧偏转的势能。下面结合附图对应用本发明技术方案的压力传感器作进一步的说明。

如图1所示，所述壳体包括左壳体1和右壳体2，所述动膜片周边30被夹紧于所述左壳体1和右壳体2之间。在所述动膜片3与所述左壳体1之间形成有左流体空腔10，其成为所述动膜片3的左侧空间，在所述动膜片3与所述右壳体2之间形成有右流体空腔20，其成为所述动膜片3的右侧空间，在所述左壳体1上设置有连通所述左流体空腔10的左开口11，流体可以通过所述左开口11进、出所述左流体空腔10；在所述右壳体2上设置有连通所述右流体空腔20的右开口21，流体可以通过所述右开口21进、出所述右流体空腔20。在其他的实施方式中还可以是，所述动膜片3布置在所述壳体的一个端面上，所述动膜片3在所述壳体内部仅分隔出一个流体空腔，所述流体空腔成为所述动膜片3的左右两侧空间中的其中一个空间，所述壳体的外部空间成为所述动膜片3的左右两侧空间的另一个空间。

如图2～5所示，在本实施方式中所述动膜片3为硅胶薄膜，所述定位杆32与动膜片3之间为一体式结构（在其他的实施方式中还可以为分体式结构）。在所述定位杆32的顶部设置有环形倒扣321，由所述环形倒扣321所圈的空间为空缺区322，所述软磁体4呈环状，能够非常便利地穿套于所述定位杆32外并被限定于所述环形倒扣321与所述动膜片3之间，所述软磁体4于所述动膜片31上的位置一致性比较好。在所述左壳体1上还螺纹连接有调节螺母7，在所述调节螺母7与所述软磁体4之间设置有弹簧6。在本实施方式中所述软磁体4能够于所述感应线圈5内左右移动。所述动膜片3与定位杆32存在联动关系。当所述动膜片3左右两侧空间的压差⊿P为0时，所述动膜片3不变形，所述感应线圈5输出电磁信号A，例如频率500Hz；当所述动膜片3的左侧空间中的压力大于右侧空间中的压力时，所述动膜片3向右侧凸起变形，驱动所述定位杆32带着所述软磁体4相对于所述感应线圈5向右移动从而改变它们在左右方向上的间距，触发所述感应线圈5输出电磁信号B，例如频率800Hz。相反，当所述动膜片3的左侧空间中的压力小于右侧空间中的压力时，所述动膜片3向左侧凸起变形，驱动所述定位杆32带着所述软磁体4相对于所述感应线圈5向左移动从而改变它们在左右方向上的间距，触发所述感应线圈5输出电磁信号C，例如频率300Hz。如此利用不同的压差⊿P与不同的电磁信号之间的对应关系，获知压差值。在所述壳体内还设置有与所述感应线圈5信号连接的控制器（图中未画出），所述控制器根据所述感应线圈5反馈的电磁信号作下一步操作，例如显示出压差值。

如图1所示，所述校正杆33呈杆状，所述校正杆配合器22具有能够接纳所述校正杆33的长孔220，所述校正杆33插入到所述校正杆配合器22的长孔220中。所述动膜片3与校正杆33存在联动关系，从而当所述动膜片3因气压差变形时，所述校正杆33能够跟随所述动膜片3的变形而向左或右移动，而所述校正杆33的活动反过来可以干预所述动膜片3的变形进而干预所述定位杆32的活动。根据上述原理，通过所述校正杆配合器22配合左右移动的所述校正杆33，当所述校正杆33左右移动时，所述校正杆配合器22用于配合着校正杆33，不仅能够减少所述校正杆33径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体4下坠导致所述动膜片3的形变区域向左侧偏转的势能，从而减少所述定位杆32的径向跳动，优化所述感应线圈5与软磁体4之间的径向间距的稳定性，进而能够优化向所述压力传感器输入或抽吸相同压力的被测流体时，压力测量输出值的一致性、稳定性。在其他的实施方式中还可以是，所述校正杆配合器22呈杆状，所述校正杆33具有能够接纳所述校正杆配合器22的长孔，所述校正杆配合器22插入到所述校正杆33的长孔中。

如图2～6所示，所述校正杆33与动膜片3之间也为一体式结构。还包括有用于提升所述动膜片3刚性的平面支撑片8，所述平面支撑片8卡接到所述校正杆33上。在本实施方式中，所述平面支撑片8上设置有葫芦形卡孔，所述葫芦形卡孔包括相互连通的大卡孔81和小卡孔82，所述校正杆33包括有粗杆部332和位于所述粗杆部332下方的细杆部331，所述粗杆部332的外径小于所述大卡孔81的内径但大于所述小卡孔82的外径，所述平面支撑片8能够利用所述大卡孔81穿过所述粗杆部332，并利用所述小卡孔82卡接在所述细杆部331上。这样，所述校正杆33成为固定所述平面支撑片8并增强所述动膜片3与平面支撑片8贴合度、关联度的过渡连接部。另外，在所述动膜片3的形变区域31上还设置有多个向右侧凸出的卡头34，在所述平面支撑片8上设置有与所述卡头34适配的卡孔83，所述卡头34卡入到所述卡孔83中，使所述平面支撑片8贴合安装在所述动膜片3的形变区域31的右侧，这样利用所述平面支撑片8进一步平衡所述软磁体4下坠导致所述动膜片3的形变区域向左侧偏转的势能；其次，利用所述平面支撑片8还可以优化所述动膜片3的形变区域31变形时的平直度，减少所述定位杆32径向跳动的幅度。除此之外，在其他的实施方式还可以是，所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，所述平面支撑片与校正杆之间为一体式结构。

进一步的，所述校正杆33与定位杆32的中心轴线重叠。这样，利用所述校正杆33与校正杆配合器22的配合能更好地校正所述定位杆32的活动，减少所述定位杆32的径向跳动的幅度。

进一步的，所述动膜片3的形变区域31包括有中央厚壁部312和边沿薄壁部311，所述中央厚壁部312的厚度大于边沿薄壁部311的厚度，在所述中央厚壁部312的中央位置还设置有呈二级台阶状的凸台部3121，所述定位杆32与动膜片3一体形成于所述凸台部3121上。这样，所述凸台部3121可以提升所述动膜片3的形变区域31的刚性，优化所述动膜片3的形变区域31变形时平直度，减少所述定位杆32径向跳动的幅度。

Claims (10)

1.带有动膜片的压力传感器，包括壳体和设置在所述壳体上的动膜片，所述动膜片周边连接到所述壳体，所述动膜片中央具有形变区域从而让所述动膜片能够响应于左右两侧空间中的压差⊿P变化而变形；其特征在于，在所述壳体上还设置有感应线圈，在所述动膜片的形变区域设置有向左侧凸出的定位杆，在所述定位杆上安装有软磁体，从而当所述动膜片因气压差变形时，所述定位杆能够带着所述软磁体相对于所述感应线圈左右移动，所述软磁体用于与所述感应线圈配合实现位移转换对应电磁信号；在所述动膜片的形变区域还设置有向右侧凸出的校正杆；在所述壳体上设置有校正杆配合器，当所述校正杆左右移动时，所述校正杆配合器用于配合着校正杆，不仅能够减少所述校正杆径向跳动的幅度而且平衡所述软磁体下坠导致所述动膜片的形变区域向左侧偏转的势能。

2.根据权利要求1所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述校正杆与定位杆的中心轴线重叠。

3.根据权利要求1所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述校正杆呈杆状，所述校正杆配合器具有能够接纳所述校正杆的长孔，所述校正杆插入到所述校正杆配合器的长孔中。

4.根据权利要求1所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述校正杆配合器呈杆状，所述校正杆具有能够接纳所述校正杆配合器的长孔，所述校正杆配合器插入到所述校正杆的长孔中。

5.根据权利要求1～4任一项所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述定位杆与动膜片之间为一体式结构。

6.根据权利要求1～4任一项所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述校正杆与动膜片之间为一体式结构。

7.根据权利要求6所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，还包括有用于提升所述动膜片刚性的平面支撑片，所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，同时所述平面支撑片还卡接到所述校正杆上。

8.根据权利要求7所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述平面支撑片上设置有葫芦形卡孔，所述葫芦形卡孔包括相互连通的大卡孔和小卡孔，所述校正杆包括有粗杆部和位于所述粗杆部下方的细杆部，所述粗杆部的外径小于所述大卡孔的内径但大于所述小卡孔的外径，所述平面支撑片能够利用所述大卡孔穿过所述粗杆部，并利用所述小卡孔卡接在所述细杆部上。

9.根据权利要求1～4任一项所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，还包括有用于提升所述动膜片刚性的平面支撑片，所述平面支撑片贴合安装在所述动膜片的形变区域的右侧，所述平面支撑片与校正杆之间为一体式结构。

10.根据权利要求1～4任一项所述的带有动膜片的压力传感器，其特征在于，所述动膜片的形变区域包括有中央厚壁部和边沿薄壁部，在所述中央厚壁部的中央位置还设置有呈二级台阶状的凸台部，所述定位杆与动膜片一体形成于所述凸台部上。

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