電容性液壓傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電容性液壓傳感器；屬于液壓傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】；其技術(shù)要點(diǎn)包括管體和信號(hào)變送器，信號(hào)變送器與外部信號(hào)采集儀器連接，所述管體與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通，其中所述管體與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通的一端連接有控制閥，在管體外圍設(shè)有帶觀察窗口的管體保護(hù)套，在管體自由端設(shè)有密封件，在管體保護(hù)套內(nèi)設(shè)有集成單總線溫度傳感器，集成單總線溫度傳感器與外部信號(hào)采集儀器連接；所述信號(hào)變送器主要由平行板電容器和555計(jì)時(shí)器組成，平行板電容器設(shè)置在管體保護(hù)套內(nèi)；本實(shí)用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)合理，可實(shí)現(xiàn)高精度及高分辨率的電容性液壓傳感器；用于液位和液壓檢測(cè)，尤其用于高精度微小液壓變化檢測(cè)。
【專利說明】電容性液壓傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器，更具體地說，尤其涉及一種電容性液壓傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最為常用的傳感器之一，廣泛應(yīng)用于水利水電、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井各種工業(yè)控制環(huán)境。電容式壓力傳感器是利用電容敏感元件，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成與之成一定關(guān)系的電量輸出的壓力傳感器，具有溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，以及可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的電容性傳感器的實(shí)施方法是將電容的改變轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，需經(jīng)過信號(hào)的放大、濾波以及AD轉(zhuǎn)換等諸多信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)，其測(cè)量精度、分辨率和靈敏度受到影響，使電容性傳感器的應(yīng)用受到一定程度的制約。事實(shí)上電容式壓力傳感器可直接經(jīng)由電容-頻率轉(zhuǎn)換輸出頻率信號(hào)，降低了信號(hào)調(diào)理的難度且提高了其抗干擾能力，從而可實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率的壓力測(cè)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，可實(shí)現(xiàn)高精度及高分辨率的電容性液壓傳感器。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電容性液壓傳感器，包括管體和信號(hào)變送器，信號(hào)變送器與外部信號(hào)采集儀器連接，所述管體與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通，其中所述管體與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通的一端連接有控制閥，在管體外圍設(shè)有帶觀察窗口的管體保護(hù)套，在管體自由端設(shè)有密封件，在管體保護(hù)套內(nèi)設(shè)有集成單總線溫度傳感器，集成單總線溫度傳感器與外部信號(hào)采集儀器連接；所述信號(hào)變送器主要由平行板電容器和555計(jì)時(shí)器組成，平行板電容器設(shè)置在管體保護(hù)套內(nèi)。
[0005]上述的電容性液壓傳感器中，所述管體與待測(cè)溶液的流通管道或容器之間通過管道連接件導(dǎo)通。
[0006]上述的電容性液壓傳感器中，所述密封件為螺紋密封件，在螺紋密封件上設(shè)有接線端子，所述平行板電容器和集成單總線溫度傳感器通過接線端子與外部信號(hào)采集儀器連接。
[0007]上述的電容性液壓傳感器中，所述的集成單總線溫度傳感器設(shè)置在管體內(nèi)頂部的密封件端面上。
[0008]上述的電容性液壓傳感器中，所述平行板電容器固定在管體內(nèi)頂部的密封件端面上。
[0009]上述的電容性液壓傳感器中，所述平行板電容器固定在管體與管體保護(hù)套之間的密封件上。
[0010]本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，具有下述的優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)通過管體、控制閥和密封件，巧妙地將氣體引入傳感器作為液壓測(cè)量的間接對(duì)象，有效地克服了活塞結(jié)構(gòu)與浮子結(jié)構(gòu)所存在的缺點(diǎn)。由于封閉氣體與待測(cè)液體連通，當(dāng)液體壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，封閉在傳感器內(nèi)部的氣體體積隨之發(fā)生變化，從而使得平行板電容器的電容量隨之變化，而且具有靈敏度高的特點(diǎn)。
[0012](2)充分考慮到了氣體壓強(qiáng)的變化規(guī)律，依據(jù)氣體熱力學(xué)定律設(shè)置了溫度參數(shù)的測(cè)量傳感器，以保證數(shù)據(jù)測(cè)試的準(zhǔn)確性。
[0013](3)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝與調(diào)試。
[0014](4)動(dòng)態(tài)性能表現(xiàn)突出。不僅可以測(cè)量液體的靜態(tài)液壓，而且由于高靈敏度和高分辨率使其得在微小的液壓波動(dòng)測(cè)試方面有出色的表現(xiàn)，在微小液壓變化量測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
[0015](5)通過管體密封套的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量。完成對(duì)具有腐蝕性或其他不宜直接接觸的液體壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)。
[0016]本實(shí)用新型的傳感器，充分利用平行板電容器的特性和氣體的熱力學(xué)理論，并巧妙地將其與555定時(shí)器結(jié)合構(gòu)成多諧振蕩器，簡(jiǎn)化了信號(hào)調(diào)理的環(huán)節(jié)，確保了高分辨率、高精度和靈敏度，提高了抗干擾性?？蓮V泛應(yīng)用于液位測(cè)量、液壓測(cè)量，尤其是在微小液壓測(cè)量領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制。
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型信號(hào)變送器2的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1的使用示意參考圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:管體1、信號(hào)變送器2、平行板電容器2a、555計(jì)時(shí)器2b、控制閥3、管體保護(hù)套4、密封件5、接線端子5a、集成單總線溫度傳感器6、管道連接件7、定標(biāo)裝置8。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]參閱圖1所示，本實(shí)用新型的一種電容性液壓傳感器，包括管體I和信號(hào)變送器2，信號(hào)變送器2與外部信號(hào)采集儀器連接，所述管體I與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通，在管體I與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通的一端連接有控制閥3，管體I與待測(cè)溶液的流通管道或容器之間通過管道連接件7導(dǎo)通。在管體I外圍設(shè)有帶觀察窗口的管體保護(hù)套4，在管體I自由端設(shè)有密封件5，在管體保護(hù)套4內(nèi)設(shè)有集成單總線溫度傳感器6，集成單總線溫度傳感器6與外部信號(hào)采集儀器連接，優(yōu)選的，所述的集成單總線溫度傳感器6設(shè)置在管體I內(nèi)頂部的密封件5端面上；所述信號(hào)變送器2主要由平行板電容器2a和555計(jì)時(shí)器2b組成，具體地，參閱圖2所示，信號(hào)變送器2由555定時(shí)器2b、電阻R1、電阻R2、旁路電容C2和平行板電容器2a組成，Jl為電路的電源接口，J2為頻率信號(hào)輸出接口，平行板電容器2a設(shè)置在管體保護(hù)套4內(nèi)。本實(shí)用新型巧妙地使用平行板電容器2a與555定時(shí)器2b構(gòu)成多諧振蕩器，即信號(hào)變送器2，可以進(jìn)一步地將電容值的變化放大到107數(shù)量級(jí)以上，極大的提高了測(cè)量的分辨率和測(cè)量精度。同時(shí)，由于信號(hào)處理方式采用了電容-頻率的轉(zhuǎn)換方式，輸出量為與液壓對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，使得信號(hào)處理方法簡(jiǎn)單高效且抗干擾能力強(qiáng)，避免了模擬信號(hào)處理方式在放大、濾波以及噪聲干擾等環(huán)節(jié)上存在的不足。
[0025]在本實(shí)施例中，為保證密封件5與管體I之間連接穩(wěn)固、緊密，密封件5優(yōu)選結(jié)構(gòu)為螺紋密封件，在螺紋密封件上設(shè)有接線端子5a，所述平行板電容器2a和集成單總線溫度傳感器6通過接線端子5a與外部信號(hào)采集儀器連接。這種結(jié)構(gòu)可以方便接線。
[0026]進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，所述平行板電容器2a固定在管體I內(nèi)頂部的密封件5端面上。這種結(jié)構(gòu)的傳感器，可以用于測(cè)量一般的液體，無法測(cè)量具有腐蝕性或其它平行板電容器2a不宜直接接觸的液體。
[0027]參閱圖3所示，具體使用時(shí)，按照下列步驟將傳感器與待測(cè)容器或管道完成安裝和測(cè)量:
[0028]步驟1:安裝管體I前，將控制閥3打開使大氣進(jìn)入管體I后關(guān)閉，再豎直安裝至待測(cè)容器或管道上。
[0029]步驟2:利用信號(hào)采集系統(tǒng)采集集成單總線溫度傳感器6內(nèi)部溫度，對(duì)初始?jí)簭?qiáng)進(jìn)行標(biāo)定。
[0030]步驟3:將控制閥3打開，待測(cè)液體進(jìn)入管體1，此時(shí)由于平行板電容器2a極板間的介電常數(shù)發(fā)生變化而導(dǎo)致其電容值發(fā)生變化，從而信號(hào)變送器2的輸出信號(hào)頻率亦隨之變化。
[0031]步驟4:信號(hào)采集系統(tǒng)采集上述頻率信號(hào)和管體I內(nèi)部封閉氣體的溫度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算完成液壓測(cè)量。
[0032]另外，為實(shí)現(xiàn)儀器的定標(biāo)，將管體I與定標(biāo)裝置8安裝在兩端封閉的管道上。通過定標(biāo)裝置按照一定增量逐漸施加壓強(qiáng)，進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)完成定標(biāo)操作。
[0033]實(shí)施例2
[0034]參閱圖4所示，本實(shí)用新型的一種電容性液壓傳感器，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，所述平行板電容器2a固定在管體I與管體保護(hù)套4之間的密封件5上。這種結(jié)構(gòu)，可滿足非接觸式測(cè)量，并不降低其測(cè)量精度、分辨率及靈敏度。適用于測(cè)量具有腐蝕性或其它平行板電容器2a不宜直接接觸的液體。
[0035]以上所舉實(shí)施例為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，僅用來方便說明本實(shí)用新型，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，若在不脫離本實(shí)用新型所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本實(shí)用新型所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部更動(dòng)或修飾的等效實(shí)施例，并且未脫離本實(shí)用新型的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)特征的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電容性液壓傳感器，包括管體(I)和信號(hào)變送器(2)，信號(hào)變送器(2)與外部信號(hào)采集儀器連接，所述管體(I)與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通，其特征在于，所述管體(I)與待測(cè)溶液的流通管道或容器相連通的一端連接有控制閥(3)，在管體(I)外圍設(shè)有帶觀察窗口的管體保護(hù)套(4)，在管體(I)自由端設(shè)有密封件(5 )，在管體保護(hù)套(4)內(nèi)設(shè)有集成單總線溫度傳感器(6)，集成單總線溫度傳感器(6)與外部信號(hào)采集儀器連接；所述信號(hào)變送器(2)主要由平行板電容器(2a)和555計(jì)時(shí)器(2b)組成，平行板電容器(2a)設(shè)置在管體保護(hù)套(4)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容性液壓傳感器，其特征在于，所述管體(I)與待測(cè)溶液的流通管道或容器之間通過管道連接件(7)導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容性液壓傳感器，其特征在于，所述密封件(5)為螺紋密封件，在螺紋密封件上設(shè)有接線端子(5a)，所述平行板電容器(2a)和集成單總線溫度傳感器(6)通過接線端子(5a)與外部信號(hào)采集儀器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容性液壓傳感器，其特征在于，所述的集成單總線溫度傳感器(6)設(shè)置在管體(I)內(nèi)頂部的密封件(5)端面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的電容性液壓傳感器，其特征在于，所述平行板電容器(2a)固定在管體(I)內(nèi)頂部的密封件(5)端面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的電容性液壓傳感器，其特征在于，所述平行板電容器(2a)固定在管體(I)與管體保護(hù)套(4)之間的密封件(5)上。
【文檔編號(hào)】G01L9/12GK203595577SQ201320839751
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】蔣躍文 申請(qǐng)人:嘉應(yīng)學(xué)院