CN86200908U - 孔隙水压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种变磁阻调频式的数字型孔隙水压力传感器。其特点是变磁阻传感单元和集成电路块、线路板、电容合在一个基座里。膜片采用高弹性软磁合金，封装严密，坚固可靠。抗干扰能力强，输入微机无需A/D转换，极适合于遥测、遥控和长期静压观测及动压测量。

Description

本实用新型属于压力测量装置。

在先有技术中，最常用的孔隙水压力传感器是电阻应变片式和振弦式的。

如：1984年“全国传感器及其应用学术会议”上发表的“SR－1型动态孔隙水压力传感器研制报告”一文，公开了一种电阻应变片式孔隙水压力传感器。这种传感器利用膜片感受压力的变化，压力的变化通过电阻应变片构成的电桥电路转变成电量输出。这种传感器属于调幅量测系统，量测精度受电源质量、电缆长度、量测系统绝缘电阻的影响较大，信噪比小，抗干扰能力差，零点漂移与温度漂移也较大，难以胜任长期或长线原位观测。

又如：在中国举办的1985年“国际传感器展览会”上散发的“JXS－1、JXS－2型振弦式孔隙水压力盒”说明书，公开了一种振弦式孔隙水压力传感器，这种传感器利用膜片的变形引起弦丝应力发生相应变化，使弦的自振频率也发生变化。利用脉冲激励使弦丝起振并接收其频率。这种传感器虽属于调频量测系统，但其传递函数是非线性的，测试动水压力波形易失真，静水压力数据处理比较麻烦，灵敏度也较低。

在先有技术中，传感器的密封使用密封圈，连接部位涂密封胶。这样密封使传感器的严密性和坚固性不够理想，因此，防潮防震性能不佳。

本实用新型的目的是获得一种量测精度高，稳定性好，与电路部分形成一体化，体积小巧，应用方便的压力测量装置。

本实用新型采用变磁阻传感单元和调频电路，其特征是将变磁阻传感单元、谐振电容、集成电路块B－ZD3和线路板共装在基座内，组成L－C振荡电路，构成变磁阻调频式孔隙水压力传感器。这种结构的孔隙水压力传感器信号幅度大，信噪比大，抗干扰能力强，测量精度高，至少在电源电压变化±25％额定值范围内，电缆长度1000米以内不受影响，对绝缘电阻要求也不高，因此，特别适合于遥测和长期稳定观测。

本实用新型的膜片是使用高弹性软磁合金，如Ni50W2TiAl制成的。膜片有波纹，可扩大测量的线性范围。

本实用新型在安装变磁阻传感单元、电容、集成电路块B－ZD3和线路板的空腔内注满可固化的化学物质，如环氧树脂胶，并在后盖中心孔内灌注硅橡胶，使结构坚固，密封绝缘效果好。

附    图：

图1    本实用新型孔隙水压力传感器剖视图

图2    传感器连接框图

图3    流体压力传感器剖视图

图4    荷重传感器剖视图

图5    压力式液体深度传感器剖视图

本实用新型的实施：

图1是本实用新型孔隙水压力传感器（1）的剖视图。

磁弹性膜片（2）嵌在膜片壳体（3）下面的环形圆槽（4）里，用电焊接方法使它们牢固地结合在一起，并压制波纹。在膜片较厚时则采用整体加工。无骨架线圈（5）装在罐形磁芯（6）的环形沟槽（7）里，并粘结牢固。然后把罐形磁芯（6）装在背面有十字形槽（8）和圆形穿线孔（9）的磁芯座（10）里，把两条引线（11）分别从穿线孔（9）中拉出，构成电磁组件（12）。垫圈（13）通常用铜箔制成，放入膜片壳体（3）的带螺纹的中心孔（14）里，用以调节磁芯（6）与膜片（2）之间的间隙。将电磁组件（12）拧入膜片壳体（3）的螺纹里，构成变磁阻传感单元。将变磁阻传感单元、集成电路块B－ZD3（15）、线路板（16）和电容（17）装在基座（18）里。电缆（19）的芯线（20），与线路板（16）焊接在一起。线路板（16）与集成电路块B－ZD3（15）、电容（17）、线圈（5），按传感器连接框图2所示的L－C振荡电路用导线相连。把基座（18）、电缆（19）、后盖（21）、压线螺钉（23）各部分擦净，注入环氧树脂胶，加温驱除气泡和湿气，环氧树脂胶固化，同时将电缆（19）从后盖（21）的中心孔（22）和压线螺钉（23）的孔中依次穿过。先旋紧后盖（21），再从后盖中心孔（22）处放入密封胶圈（24），然后向后盖中心孔（22）内灌注硅橡胶，最后将已穿在电缆（19）上的压线螺钉（23）拧入到后盖中心孔（22）的螺纹内。将端盖（25）的杆部（26）穿过透水石（27）的中心孔（28）、拧入基座（18）底部中心处的圆孔（29）的螺纹内固定，即成为孔隙水压力传感器。

上述传感器可以测量动、静态正负压力，当正压力作用于磁弹性膜片（2）时，膜片产生向内的形变，导致膜片（2）与磁芯（6）之间间隙（14）的减小，磁路磁阻减小，电感增加，进而导致频率（f≈ 1/(2π) $\sqrt{\frac{1}{\mathrm{L·C}}}$ ）的降低，当负压力作用于膜片（2）时，膜片产生向外的形变，间隙（14）加大，磁阻增大，电感减小，进而导致频率增加。经过调试，传感器输出信号频率与被测压力的变化成良好的线性关系。用频率计或计算机检测输出信号频率变化，便可知孔隙水压力的大小及其变化。

如图3、4、5所示，上述传感器去掉透水石，改变壳体的加工形状还可做成流体压力传感器、荷重传感器和压力式液体深度传感器。

Claims (9)

1、一种孔隙水压力传感器，包括透水石、壳体、导线，其特征在于该传感器内部装有一个变磁阻传感单元、一个电容器(17)、一个集成电路块B-ZD3(15)和一块线路板(16)，导线将这些部件连接成为L-C振荡电路。

2、按照权利要求1所述的孔隙水压力传感器，其特征在于其中的变磁阻传感单元由电磁阻件（12）和带有膜片（2）的膜片壳体（8）组成。

3、按照权利要求2所述的孔隙水压力传感器，其特征在于其中的电磁组件（12）有一个线圈（5）装在罐形磁芯（6）的环形沟槽（7）里，罐形磁芯（6）装在磁芯座（10）里。

4、按照权利要求3所述的孔隙水压力传感器，其特征在于其中的线圈（5）是无骨架线圈。

5、按照权利要求3所述的孔隙水压力传感器，其特征在于其中的磁芯座（10）的背面有十字形槽（8）和圆形穿线孔（9）。

6、按照权利要求2所述的孔隙水压力传感器，其特征在于膜片（2）压制有波纹。

7、按照权利要求2或6所述的孔隙水压力传感器，其特征在于其中的膜片（2）是用高弹性软磁合金Ni50W2TiAl材料制做的。

8、按照权利要求1所述的孔隙水压力传感器，其特征在于基座（18）的空腔部分注满环氧树脂胶将各种部件复盖，后盖中心孔（22）内放入密封圈（24）后注入硅橡胶，然后将压线螺钉（23）拧紧。

9、按照权利要求1所述的孔隙水压力传感器，其特征在于去掉透水石，改变壳体加工形状可做成流体压力传感器，荷重传感器，压力式液体深度传感器。

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