CN220339567U - 一体式超高压传感器及超高压测试回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种一体式超高压传感器及超高压测试回路，一体式超高压传感器包括本体、应变片及壳体，其中：本体内设置有流体通道，流体通道具有位于本体的一端端面上的进液口，高压流体自进液口进入流体通道内；应变片贴装在本体上；壳体密封安装在本体上，应变片位于壳体内，壳体上设置有引线孔，应变片的电源信号线缆密封穿设在引线孔内。本实用新型的超高压传感器，流体通道形成在本体内，应变片则被贴装集成在本体上，从而形成了一体式测压结构。相比于传统的超高压传感器，本实用新型的一体式超高压传感器结构简单紧凑，且降低了泄露风险。

Description

一体式超高压传感器及超高压测试回路

技术领域

本实用新型涉及测压领域，具体涉及一种一体式超高压传感器及超高压测试回路。

背景技术

目前，一般采用超高压传感器实施对超高压流体(液体或气体等)的压力测试。超高压传感器的测试原理为：将金属材质的应变片贴装在承压部件上，承压部件在超高压流体的压迫下产生应变，进而带动应变片伸长或缩短。应变片伸长或缩短时，其电阻值会随之产生正比例变化，通过检测应变片的电阻值变化即能获得应变片的应变，进而得到超高压流体的压力值。

现有的应变传感器包括应变管、应变片、标准接头等诸多零部件，其结构复杂、且容易产生流体泄露。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种一体式超高压传感器，其详细技术方案如下：

一体式超高压传感器，其包括本体、应变片及壳体，其中：

本体内设置有流体通道，流体通道具有位于本体的一端端面上的进液口，高压流体自进液口进入流体通道内；

应变片贴装在本体上；

壳体密封安装在本体上，应变片位于壳体内，壳体上设置有引线孔，应变片的电源信号线缆密封穿设在引线孔内。

在一些实施例中，本体的相对的两侧均开设有粘接平面，所述应变片贴装在所述粘接平面上。

在一些实施例中，应变片包括第一绝缘薄片、第二绝缘薄片及应变栅，其中：应变栅密封夹持在所述第一绝缘薄片和第二绝缘薄片之间，应变栅由康铜丝或者镍铬丝迂回弯折绕成，应变栅的两端分别与电源信号线缆电连接。

在一些实施例中，本体由超高强度钢锻造成型。

在一些实施例中，一体式超高压传感器还包括设置在本体端部的连接螺母。

本实用新型提供的一体式超高压传感器，流体通道形成在本体内，应变片则被贴装集成在本体上，从而形成了一体式测压结构。相比于传统的超高压传感器，本实用新型的一体式超高压传感器结构简单紧凑，且降低了泄露风险。

本实用新型还提供了一种超高压测试回路，其包括第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、电源、电压测量装置及上述一项所述的一体式超高压传感器，其中：

一体式超高压传感器的应变片分别经信号线缆连接第二电阻R₂的第一端、第四电阻R₄的第一端，第四电阻R₄的第二端连接第三电阻R₃的第一端，第三电阻R₃的第二端连接第二电阻R₂的第二端；

应变片与第四电阻R₄的连接点为第一输入接点，第二电阻R₂与第三电阻R₃的连接点为第二输入接点；应变片与第二电阻R₂的连接点为第一输出接点，第四电阻R₄和第三电阻R₃的连接点为第二输出接点；

电源连接在第一输入接点和第二输入接点之间，电压测量装置连接在第一输出接点和第二输出接点之间。

惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，本实用新型的超高压测试回路，将惠斯通电桥中的其中一个电阻替换为一体式超高压传感器的应变片，应变片受压变形时，其电阻产生正比例变化，最终导致第一输入接点和第二输入接点之间的电压产生变化，如此，通过检测电压变化值即可获得应变片的应变，最终得出超高压流体的压力值。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的超高压传感器在一个视角下的外观结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的超高压传感器在另一个视角下的外观结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的省去壳体后的超高压传感器在一个视角下的外观结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的省去壳体后的超高压传感器在非超高压工作状态下的半剖结构示意图；

图5为本实用新型实施例中的省去壳体后的超高压传感器在超高压工作状态下的半剖结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的应变片的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中的超高压测试回路的结构示意图；

图8为惠斯通电桥的结构示意图；

图1至图8中包括：本体1、应变片2、壳体3、流体通道4、电源信号线缆5、连接螺母6、进液口11、第一连接接头21、第二连接接头22。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点、能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

现有的应变传感器包括应变管、应变片、标准接头等诸多零部件，其结构复杂、且容易产生流体泄露。

鉴于此，本实用新型提供了一种一体式超高压传感器，如图1至图5所示，该一体式超高压传感器包括本体1、应变片2及壳体3，其中：

本体1内设置有流体通道4，流体通道4具有位于本体1的一端端面上的进液口11，高压流体自进液口11进入流体通道4内。

应变片2贴装在本体1上。

壳体3密封安装在本体1上，应变片2位于壳体3内，壳体3上设置有引线孔，应变片2的电源信号线缆5密封穿设在引线孔内。

本实用新型的一体式超高压传感器的工作原理如下：

首先将本体1安装在高压流体装置(如高压流体管道的测压口)上，然后将电源信号线缆5连接至电源及检测仪表。

如图4所示，初始状态下，流体通道4内未通入高压流体，应变片2呈自然舒张的平直状态。

如图5所示，当高压流体从进液口11进入流体通道4后，本体1在高压流体的压迫下向两侧扩张，同步的，应变片2在本体1的带动下弯曲伸长。

通过检测仪表可检测出应变片2的电阻变化，从而获得应变片2的应变，最终得到高压流体的压力值。

可选的，本体1的相对的两侧均开设有粘接平面，粘接平面的尺寸与应变片2的尺寸相匹配，应变片2贴装在粘接平面上。通过设置粘接平面，可进一步提升应变片2在本体1上的粘接强度，确保应变片2能够随本体1产生同步的伸缩应变。

可选的，应变片2包括第一绝缘薄片、第二绝缘薄片及应变栅，其中：应变栅密封夹持在所述第一绝缘薄片和第二绝缘薄片之间。如图6所示，应变栅由康铜丝或者镍铬丝迂回弯折绕成，应变栅的两端分别设有连接电源信号线缆电的第一连接接头21和第二连接接头22。

可选的，本体由超高强度钢锻造成型，例如，超高强度钢为屈服强度达到1800Mpa的马氏体时效钢。如此，可进一步提升本实用新型的耐高压性能，确保本实用新型能够满足700Mpa以上的超高压测压要求。

继续参加图1至图5所示，可选的，本实用新型的一体式超高压传感器还包括设置在本体1的端部的连接螺母5。通过连接螺母5可将本体1牢固地安装在高压流体装置(如高压流体管道的测压口)上。

如本领域一般技术人员所知晓的，应变片的电阻变化与应变量成正比例关系，即：△R/R＝K×ε,其中，R为应变片的原电阻值，△R的应变片产生的电阻变化值，K为比例常数，ε为应变片的应变。

不同的金属材料具有不同的比例常数，例如，铜铬合金的K值为2。应变的测量通过应变片转换为电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，因此产生的电阻变化也是极其微小的。要精确地测量如此微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。

为了对这种微小的电阻变化进行测量，本实用新型引入了带有惠斯通电桥的测量回路。如图8所示，惠斯通电桥由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4组成，如果：R1＝R2＝R3＝R4，或者R1×R2＝R3×R4，则无论输入多大的电压E，输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡状态被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。

基于惠斯通电桥的结构原理，本实用新型还提供了一种超高压测试回路，其将惠斯通电桥中的电阻R1替换为一体式超高压传感器的应变片2。具体的，如图7所示，本实用新型的超高压测试回路包括第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、电源、电压测量装置及上述一项所述的一体式超高压传感器，其中：

一体式超高压传感器的应变片2分别经信号线缆连接第二电阻R₂的第一端、第四电阻R₄的第一端，第四电阻R₄的第二端连接第三电阻R₃的第一端，第三电阻R₃的第二端连接第二电阻R₂的第二端。

应变片2与第四电阻R₄的连接点为第一输入接点，第二电阻R₂与第三电阻R₃的连接点为第二输入接点；应变片与第二电阻R₂的连接点为第一输出接点，第四电阻R₄和第三电阻R₃的连接点为第二输出接点。

电源连接在第一输入接点和第二输入接点之间，其用于输入一预定值的电压E，电压测量装置连接在第一输出接点和第二输出接点之间，其用于检测第一输出接点和第二输出接点之间的电压e。

电压e与应变片2的应变ε之间满足：e＝(1/4)×K×ε×E。

上述式中除了ε均为已知量，因此，通过测出输出电压e，即可计算出应变量ε，从而最终获得超高压流体的压力值。

上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (6)

1.一体式超高压传感器，其特征在于，其包括本体、应变片及壳体，其中：

所述本体内设置有流体通道，所述流体通道具有位于所述本体的一端端面上的进液口，高压流体自所述进液口进入所述流体通道内；

所述应变片贴装在所述本体上；

所述壳体密封安装在所述本体上，所述应变片位于所述壳体内，所述壳体上设置有引线孔，所述应变片的电源信号线缆密封穿设在所述引线孔内。

2.如权利要求1所述的一体式超高压传感器，其特征在于，所述本体的相对的两侧均开设有粘接平面，所述应变片贴装在所述粘接平面上。

3.如权利要求1所述的一体式超高压传感器，其特征在于，所述应变片包括第一绝缘薄片、第二绝缘薄片及应变栅，其中：

所述应变栅密封夹持在所述第一绝缘薄片和所述第二绝缘薄片之间，所述应变栅由康铜丝或者镍铬丝迂回弯折绕成，所述应变栅的两端分别与所述电源信号线缆电连接。

4.如权利要求1所述的一体式超高压传感器，其特征在于，所述本体由超高强度钢锻造成型。

5.如权利要求1所述的一体式超高压传感器，其特征在于，所述一体式超高压传感器还包括设置在所述本体端部的连接螺母。

6.一种超高压测试回路，其特征在于，所述超高压测试回路包括第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、电源、电压测量装置及如权利要求1至5任一项所述的一体式超高压传感器，其中：

所述一体式超高压传感器的应变片分别经所述信号线缆连接所述第二电阻R₂的第一端、所述第四电阻R₄的第一端，所述第四电阻R₄的第二端连接所述第三电阻R₃的第一端，所述第三电阻R₃的第二端连接所述第二电阻R₂的第二端；

所述应变片与所述第四电阻R₄的连接点为第一输入接点，所述第二电阻R₂与所述第三电阻R₃的连接点为第二输入接点；所述应变片与所述第二电阻R₂的连接点为第一输出接点，所述第四电阻R₄和所述第三电阻R₃的连接点为第二输出接点；

所述电源连接在所述第一输入接点和所述第二输入接点之间，所述电压测量装置连接在所述第一输出接点和所述第二输出接点之间。