[发明专利]一种用于气电传感器的心形管式结构

说明书

本发明公开了一种用于气电传感器的心形管式结构，属于传感器技术领域，包括管路、连杆和变极距式差动电容器，管路的一端设置有进气喷嘴，另一端设置有测量喷嘴，进气喷嘴、测量喷嘴和管路组成气电传感器的背压式测量系统，管路的上端设置有心形管，心形管通过连杆和变极距式差动电容器连接，变极距式差动电容器分别连接有变压器式交流电桥测量电路和比例运算放大器电路。本发明通过心形管进行气压检测，利用变极距式差动电容为基础的输出电路，将被测工件尺寸转换成气压变化进一步转换成电信号，提高了气电传感器的灵敏度和线性度，减小了气电传感器的非线性测量误差，增大了传感器的工作范围。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种用于气电传感器的心形管式结构。

背景技术

在现有的波登管式压力表大多数是机械指针式，为人工读数，误差比较大，测量精度不高，少部分的波登管已设计为带数字显示的波登管式压力表，能够减少人为读数带来的误差，但是所选用的波登管形状多为不对称形，密封端处于自由状态，长期使用会使波登管发生形变，进而导致测量不准确，测量精度下降。随着科技的发展，人们对测量精度的要求也越来越高，目前，许多国家把精密测量技术作为用来衡量各国科技发展水平和国家工业化程度的重要标志。人们也越来越重视精密测量技术的研究和发展，大多数发达国家把精密测量技术作为提高工业发展水平的关键技术，为了研究出更高精度的仪器与相关产品都纷纷投入了大量的资金和人力，并且精密测量技术得到了巨大的发展。

根据相关文献研究可知，1969年至2000年，国内外相关学者对气动式传感器进行了一系列的理论研究和实验。为了弄清楚气动式传感器的传感特性，外国学者Akagawa、Maki、Wiedmann、Kokoshima等人对反射式气动传感器的环形射流喷射到挡板时的状况进行了相关研究，并得到了传感器的传感特性。国内在气动测量方面的研究并不多，可供参考的文献也比较少，而且主要涉及背压式和浮标式气动传感器，多用于测量范围小、精度高的领域，但应用的领域却很广。随着我国机械工业的发展，气动测量在精密测量和自动测量方面得到了很大的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于气电传感器的心形管式结构，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于气电传感器的心形管式结构，包括管路、连杆和变极距式差动电容器，管路的一端设置有进气喷嘴，另一端设置有测量喷嘴，进气喷嘴、测量喷嘴和管路组成气电传感器的背压式测量系统，管路的上端设置有心形管，心形管通过连杆和变极距式差动电容器连接，变极距式差动电容器分别连接有变压器式交流电桥测量电路和比例运算放大器电路；

变压器式交流电桥测量电路，被配置为用于将变极距式差动电容器产生的电容变化量转化为电压变化量，并将电压信号进行放大、相敏检波和滤波处理，输出电压；

比例运算放大器电路，被配置为用于将微弱的电压信号放大，并且使变极距式差动电容器的输出电压与其输入位移呈线性关系。

优选地，变压器式交流电桥测量电路，包括变压器式交流电桥、放大器、相敏检波器和滤波器；变压器式交流电桥分别与放大器、相敏检波器和滤波器通过线路连接，放大器、相敏检波器和滤波器通过线路依次连接，变极距式差动电容器通过变压器式交流电桥将产生的电容变化量转化为电压变化量，微弱的电压信号经放大器的放大、相敏检波器的相敏检波和滤波器的滤波处理，最后输出经处理后的电压。

优选地，变极距式差动电容器，被配置为用于将位移量转换为电容量，采用差动连接的方式与心形管相连，包括动极板、第一定极板和第二定极板，第一定极板和第二定极板分布在动极板的两侧，中间的动极板为动片，两边的第一定极板和第二定极板为定片。

优选地，心形管是由左右完全对称的结构构成的，心形管的下端设置有底座，心形管在水平方向不受力，只受竖直方向上的力。

工作原理：