CN218239151U - 一种动态压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机载传感器技术领域，公开了一种动态压力传感器，包括：壳体，其两端分别设置有安装座和压座；压力敏感组件，设置在壳体内部且靠近安装座的一端；绝缘支架，设置在壳体内部，其外壁与壳体内壁贴合，其一侧供压力敏感组件另一端伸入；信号调理组件，设置在绝缘支架内部，其与压力敏感组件连接；电连接器，设置在壳体外部且靠近压座的一端，其通过电缆与信号调理组件连接。本实用新型通过感受介质动态压力，并将感受到的介质压力实时转换为标准模拟电压信号输出，以供后续采集记录设备使用，为飞行试验提供一种动态压力测试解决方案，可以满足航空测试应用的工作条件。

Description

一种动态压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种动态压力传感器。

背景技术

随着科学技术的发展，在科学研究、技术开发和工程实践等领域越来越多地要求进行动态压力测量，要求深入地了解许多瞬态过程中压力的变化规律。压力传感器是压力测试系统的核心部件，其动态特性决定着整个系统的动态性能。

在飞行试验课题中，要求在同一时刻获取飞机位于进气道出口处，同一截面、各点处的稳态压力和动态压力信号，从而分析和判断飞机在不同的状态下气流经过进气道后流入发动机入口处的气流流场的变化情况，并结合发动机的状态参数，得出进气道和发动机匹配品质的关系。对于其中的关键参数动态压力，它的测试技术特点，对测试系统的特殊要求，在测试方法上如何对其进行改进和提高，目前还是一个值得研究的问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种动态压力传感器，以解决现有技术中进行飞行试验时如何在测试方法上改进和提高对动态压力信号进行采集的相关问题。

本实用新型实施例提供一种动态压力传感器，包括：

壳体，其两端分别设置有安装座和压座；

压力敏感组件，设置在所述壳体内部且靠近所述安装座的一端；

绝缘支架，设置在所述壳体内部，其外壁与所述壳体内壁贴合，其一侧供所述压力敏感组件另一端伸入；

信号调理组件，设置在所述绝缘支架内部，其与所述压力敏感组件连接；

电连接器，设置在所述壳体外部且靠近所述压座的一端，其通过电缆与所述信号调理组件连接。

作为本实用新型的优选方式，所述信号调理组件上设置有信号处理电路，所述信号处理电路分别与所述压力敏感组件和所述电连接器连接。

作为本实用新型的优选方式，还包括：

电源组件，设置在所述绝缘支架内部，其分别与所述压力敏感组件、所述信号调理组件和所述电连接器连接。

作为本实用新型的优选方式，所述信号调理组件分别设置在第一信号调理板和第二信号调理板上，所述电源组件分别设置在第一电源板和第二电源板上；

所述第一信号调理板和第一电源板垂直于所述绝缘支架的轴向设置，所述第二信号调理板和第二电源板平行于所述绝缘支架的轴向设置，所述第一信号调理板、所述第二信号调理板、所述第一电源板和所述第二电源板之间分别通过直角插针顺次循环连接。

作为本实用新型的优选方式，所述压力敏感组件的一端与所述安装座的端部齐平，其另一端伸入所述绝缘支架内。

作为本实用新型的优选方式，所述压力敏感组件与所述安装座的端部齐平的一端设置有感压膜片。

作为本实用新型的优选方式，所述压座外侧还设置有压块，所述压块通过开槽圆柱头螺钉连接在所述压座上，连接后中间形成供所述电缆穿过的圆柱形孔腔。

作为本实用新型的优选方式，所述压块和所述开槽圆柱头螺钉之间还设置有弹簧垫圈。

作为本实用新型的优选方式，所述绝缘支架与所述压座之间还设置有调节垫圈。

本实用新型实施例提供的动态压力传感器，通过感受介质动态压力，并将感受到的介质压力实时转换为标准模拟电压信号输出，以供后续采集记录设备使用。

该动态压力传感器能够准确采集动态压力信号，并与采集器的特性形成优势互补，为飞行试验提供一种动态压力测试解决方案，可以满足航空测试应用的工作条件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器的原理框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器的外形结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器的剖面结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器中压力敏感组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器中第一信号调理板、第二信号调理板、第一电源板和第二电源板的连接示意图；

图6为图5中沿A-A线的剖面图；

图7为本实用新型实施例提供的一种动态压力传感器中信号调理组件的信号处理电路的电路原理图。

其中：

10、壳体，11、安装座，12、压座，13、压块，14、开槽圆柱头螺钉；

20、压力敏感组件，21、感压膜片；

30、绝缘支架，31、调节垫圈；

40、信号调理组件，41、第一信号调理板，42、第二信号调理板，43、直角插针；

50、电连接器，51、电缆；

60、电源组件，61、第一电源板，62、第二电源板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

目前，在飞行试验课题中，要求在同一时刻获取飞机位于进气道出口处，同一截面、各点处的稳态压力和动态压力信号，从而分析和判断飞机在不同的状态下气流经过进气道后流入发动机入口处的气流流场的变化情况，并结合发动机的状态参数，得出进气道和发动机匹配品质的关系。然而，对于其中的关键参数动态压力，它的测试技术特点，对测试系统的特殊要求，在测试方法上如何对其进行改进和提高，目前还是一个值得研究的问题。

基于此，参照图1～7所示，本实用新型实施例公开了一种动态压力传感器，该动态压力传感器主要包括：

壳体10，其两端分别设置有安装座11和压座12；

压力敏感组件20，设置在壳体10内部且靠近安装座11的一端；

绝缘支架30，设置在壳体10内部，其外壁与壳体10内壁贴合，其一侧供压力敏感组件20另一端伸入；

信号调理组件40，设置在绝缘支架30内部，其与压力敏感组件20连接；

电连接器50，设置在壳体10外部且靠近压座12的一端，其通过电缆51与信号调理组件40连接。

本实施例中，该动态压力传感器主要包括一个圆筒状的壳体，其两端分别设置有安装座和压座。动态压力传感器还包括压力敏感组件、绝缘支架、信号调理组件和电连接器，其中压力敏感组件和绝缘支架设置在壳体内部，信号调理组件设置在绝缘支架内部，而电连接器设置在壳体外部且靠近压座的一端。

具体地，壳体、安装座和压座均采用金属材料制作，同时为适应飞机机载工作环境，同时实现整个动态压力传感器重量与体积的小型化，动态压力传感器在结构设计时，采用了全密封焊接结构，即安装座和压座采用激光焊方式焊接在壳体的两端。动态压力传感器采用上述结构后，经过充分的试验验证，该结构在同类产品上具有耐振动、可靠性高、屏蔽性能优良的特点。

绝缘支架也为圆柱筒状，采用聚四氟乙烯材料制造，其外壁与壳体内壁贴合，其内腔用于放置动态压力传感器的电路系统，能够起到安装、支撑、固定、绝缘的作用。

压力敏感组件设置在壳体内部且靠近安装座的一端，其将被测压力转换成适于传输或测量的毫伏级电信号；信号调理组件为压力敏感组件提供激励源，并对接收到的该电信号进行放大、线性校准及温度补偿，变成便于显示、记录、控制处理的标准信号并输出；电连接器可以与外部设备连接，可将该标准信号与外部进行交换、收发或采集等，以满足使用需要。

动态压力传感器用于感受介质动态压力，并将感受到的介质压力实时转换为标准模拟电压信号输出，以供后续采集记录设备使用。其设计为通用设备，压力接口及电气接口采用典型标准连接，输出特性具备好的一致性和互换性，具有良好的维修性、保障性、安全性。

动态压力传感器可以输出0～5VDC等较大的标准电压信号，谐振频率＞100kHz，体积小、重量轻，具有自补偿、自校准等功能，还具有高精度和良好的环境适应性。同时，动态压力传感器的工作温度范围也满足机载环境要求。

整个动态压力传感器的重量＜50g，直径为φ15mm，重量与体积均实现了小型化，符合传感器集成化、小型化的发展趋势，可以满足航空测试应用的工作条件。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，压力敏感组件20的一端与安装座11的端部齐平，其另一端伸入绝缘支架30内。

本实施例中，进一步参照图4所示，压力敏感组件设置在壳体内部且靠近安装座的一端，且其靠近安装座的一端与安装座的端部齐平，这样设置在保持与管路原连接方式不变的情况下，改进了引压设计方式，能尽量避免或减小安装座上的引压进气道管腔效应的影响。

由于压力敏感组件的该端设置有用于感受介质压力的膜片，设置成这种齐平式封装、无引压管道的结构时，膜片可以直接感受介质压力，其固有频率约等于压力敏感组件的固有频率。

压力敏感组件的另一端则伸入绝缘支架内，并与信号调理组件连接，接收该信号调理组件提供的激励源，并向其使其输出不平衡差分电压信号。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，压力敏感组件20与安装座11的端部齐平的一端设置有感压膜片21。

本实施例中，压力敏感组件中与安装座的端部齐平的一端设置有感压膜片，该感压膜片采用周边固支的圆平硅膜片外加不锈钢隔离膜片，可有效减小运动质量和避免加速度效应，并提高可靠性。

压力敏感组件采用该感压膜片作为弹性敏感元件，可以获得较高的固有频率，从而使动态压力传感器具有优良的动态特性。

安装时，该感压膜片与安装座的端部齐平，设置成这种齐平式封装、无引压管道的结构时，感压膜片可以直接感受介质压力，其固有频率约等于压力敏感组件的固有频率。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，绝缘支架30与压座12之间还设置有调节垫圈31。

本实施例中，绝缘支架设置在壳体内部时，其靠近压座的另一端与压座之间还设置有调节垫圈。

该调节垫圈采用有适度延展性的绝缘材料制作，能够起到绝缘并调节绝缘支架和压座的间隙的作用。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，压座12外侧还设置有压块13，压块13通过开槽圆柱头螺钉14连接在压座12上，连接后中间形成供电缆51穿过的圆柱形孔腔。

本实施例中，压座外侧还通过两个开槽圆柱头螺钉设置有压块，其中压块和压座连接后中间形成了一个圆柱形孔腔，可供电缆穿过，同时会对电缆起到固定限位的作用，有效提高了动态压力传感器的耐振动性。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，压块13和开槽圆柱头螺钉14之间还设置有弹簧垫圈。

本实施例中，压块通过开槽圆柱头螺钉连接在压座上时，压块和开槽圆柱头螺钉之间还设置有弹簧垫圈，可以达到二者紧固的目的。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，还包括：

电源组件60，设置在绝缘支架30内部，其分别与压力敏感组件20、信号调理组件40和电连接器50连接。

本实施例中，该动态压力传感器还设置了电源组件，其也设置在绝缘支架内部，该电源组件将通过电连接器引入的外部供电电源转化为二次电源，供压力敏感组件和信号调理组件使用。

电源组件将27VDC的外部供电电源调整为5VDC，供其它元件使用，并具有电源反极性保护、去耦等措施。示例性地，在该动态压力传感器中，信号调理组件中的信号处理电路的工作电压为5VDC。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，信号调理组件40分别设置在第一信号调理板41和第二信号调理板42上，电源组件60分别设置在第一电源板61和第二电源板62上；

第一信号调理板41和第一电源板61垂直于绝缘支架30的轴向设置，第二信号调理板42和第二电源板62平行于绝缘支架30的轴向设置，第一信号调理板41、第二信号调理板42、第一电源板61和第二电源板62之间分别通过直角插针43顺次循环连接。

本实施例中，将信号调理组件中的各元件分别设置在第一信号调理板和第二信号调理板上，电源组件中的各元件分别设置在第一电源板和第二电源板上。

进一步参照图5和图6所示，第一信号调理板和第一电源板垂直于绝缘支架的轴向设置，第二信号调理板和第二电源板则平行于绝缘支架的轴向设置，并将第一信号调理板、第二信号调理板、第一电源板和第二电源板分别通过直角插针顺次循环连接成一体。其中，第一信号调理板和第一电源板设置为与绝缘支架内部相适应的圆环形，而第二信号调理板和第二电源板则设计为长方形。

由于壳体内部空间狭小，所以设置在绝缘支架内部的信号调理组件和电源组件的结构相应做了上述调整，以适应壳体的内部空间。

在上述实施例的基础上，在本申请提供的一种可选实施例中，信号调理组件40上设置有信号处理电路，信号处理电路分别与压力敏感组件20和电连接器50连接。

本实施例中，信号调理组件上设置有信号处理电路，其中信号处理电路分别与压力敏感组件和电连接器连接。

参照图7所示，图7示出了信号处理电路的电路原理图。该信号处理电路为压力敏感组件提供激励源，使其输出不平衡差分电压信号；还对压力敏感组件输出的毫伏级小信号进行增益调整，同时对其温度漂移误差及非线性误差进行补偿和修正，使整个传感器输出与被测压力成对应关系的标准电压信号，便于电连接器输出到后端设备进行显示、记录、控制处理。

由于压力敏感组件的输出信号是毫伏级小信号，且存在非线性和温度漂移误差，因此信号处理电路中采用了可编程高精度信号处理器PGA309，可对压力敏感组件输出信号的零位、灵敏度、温漂和非线性进行数字补偿，从而将该输出信号调理为便于采集记录的标准信号。

综上所述，本实用新型实施例提供的动态压力传感器，通过感受介质动态压力，并将感受到的介质压力实时转换为标准模拟电压信号输出，以供后续采集记录设备使用。

该动态压力传感器能够准确采集动态压力信号，并与采集器的特性形成优势互补，为飞行试验提供一种动态压力测试解决方案，可以满足航空测试应用的工作条件。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动态压力传感器，其特征在于，包括：

壳体，其两端分别设置有安装座和压座；

压力敏感组件，设置在所述壳体内部且靠近所述安装座的一端；

绝缘支架，设置在所述壳体内部，其外壁与所述壳体内壁贴合，其一侧供所述压力敏感组件另一端伸入；

信号调理组件，设置在所述绝缘支架内部，其与所述压力敏感组件连接；

电连接器，设置在所述壳体外部且靠近所述压座的一端，其通过电缆与所述信号调理组件连接。

2.根据权利要求1所述的动态压力传感器，其特征在于，所述信号调理组件上设置有信号处理电路，所述信号处理电路分别与所述压力敏感组件和所述电连接器连接。

3.根据权利要求1或2所述的动态压力传感器，其特征在于，还包括：

电源组件，设置在所述绝缘支架内部，其分别与所述压力敏感组件、所述信号调理组件和所述电连接器连接。

4.根据权利要求3所述的动态压力传感器，其特征在于，所述信号调理组件分别设置在第一信号调理板和第二信号调理板上，所述电源组件分别设置在第一电源板和第二电源板上；

所述第一信号调理板和第一电源板垂直于所述绝缘支架的轴向设置，所述第二信号调理板和第二电源板平行于所述绝缘支架的轴向设置，所述第一信号调理板、所述第二信号调理板、所述第一电源板和所述第二电源板之间分别通过直角插针顺次循环连接。

5.根据权利要求1或2所述的动态压力传感器，其特征在于，所述压力敏感组件的一端与所述安装座的端部齐平，其另一端伸入所述绝缘支架内。

6.根据权利要求5所述的动态压力传感器，其特征在于，所述压力敏感组件与所述安装座的端部齐平的一端设置有感压膜片。

7.根据权利要求1或2所述的动态压力传感器，其特征在于，所述压座外侧还设置有压块，所述压块通过开槽圆柱头螺钉连接在所述压座上，连接后中间形成供所述电缆穿过的圆柱形孔腔。

8.根据权利要求7所述的动态压力传感器，其特征在于，所述压块和所述开槽圆柱头螺钉之间还设置有弹簧垫圈。

9.根据权利要求1或2所述的动态压力传感器，其特征在于，所述绝缘支架与所述压座之间还设置有调节垫圈。

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