[发明专利]一种用于特种爆破压力测量的爆破压力传感器

说明书

本发明公开了一种用于特种爆破压力测量的爆破压力传感器，包括电连接器、防护壳、压力盖板、压力腔、转接头、压环和密封堵头。在防护壳的内部依次设有压力敏感芯体、信号转接板、支柱和信号调理板，并通过电连接器实现信号调理板与外部供电系统和数据采集系统连接。压力敏感芯体的表面设有四个具有压敏效应的薄膜电阻，四个薄膜电阻组成惠斯通电桥，并将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板上，当压力敏感芯体内腔受到压力作用时，薄膜电阻阻值发生变化，并在惠斯通电桥的输出端产生相应的电信号变化，并通过后续电路处理，实现爆破压力测量。本发明测量精度高、灵敏度高、温度特性优异，同时具有良好的频响特性。

技术领域

本发明涉及一种可以实现对特种爆破压力测量的爆破压力传感器，主要用于火工品爆破压力测量领域。

背景技术

电起爆器起爆瞬间产生的爆破压力是评估电起爆器输出能量大小的重要指标。电起爆器起爆过程耗时极短(μs级)，且起爆瞬间会产生非常大的输出爆破压力(GPa级)，因此要求测量设备具有极高的频响特性和抗冲击能力。现有的爆破压力测量领域通常采用锰铜压阻式传感器进行接触式测量，利用锰铜材料的压阻效应，实现非电学量的转换测量。基于该传感器的爆破压力测量结果较为准确，但由于爆破压力过大，锰铜压阻式传感器仅能完成有限的几次测量即被破坏。同时，为了满足爆破压力测量需求，所选取的压阻元件和信号处理电路中的元器件也相应地具有很高频响特性和抗冲击能力，这在很大程度上增大了设计难度和测量成本。尤其在火工品研制阶段，爆破压力测量所带来的成本压力，对众多科研院来说通常是难以承受的。因此，为了控制成本，通常会限制爆破压力测量次数，这直接导致很难实现对电起爆器输出能量的系统评估，进而影响电起爆器的最终技术状态。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的设计难度大、无法多次测量、测量成本高等缺陷，进而提供一种易于设计、测量精度高、频响特性优异、成本低、可重复测量的一种用于特种爆破压力测量的爆破压力传感器。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案如下所述：

一种用于特种爆破压力测量的爆破压力传感器，主要包括电连接器(1)、防护壳(2)、压力盖板(4)、压力腔(16)、转接头(5)、压环(6)以及密封堵头(10)，在防护壳(2)的内部压力盖板(4)上依次设有压力敏感芯体(15)、信号转接板(12)、支柱(11)和信号调理板(3)，并通过电连接器(1)实现信号调理板(3)与外部供电系统和数据采集系统连接；

压力敏感芯体(15)的表面采用离子束溅射法制作四个具有压敏效应的薄膜电阻(21、22、23、24)，按照惠斯通电桥的组桥方式将四个薄膜电阻(21、22、23、24)进行组桥，并通过细金丝将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板(12)上，当压力敏感芯体(15)内腔受到压力作用时，薄膜电阻(21、22、23、24)阻值发生变化，并在惠斯通电桥的输出端产生相应的电信号变化，整个过程即压力变化——薄膜电阻(21、22、23、24)阻值变化——电信号输出，并通过后续电路处理，实现压力信号测量；

信号转接板(12)上设有零点调节电阻(19)、灵敏度调节电阻(18)以及温度补偿电阻(20)，用于实现压力敏感芯体(15)输出零点、灵敏度的调节及温度特性的补偿；

信号调理板(3)上设有滤波和信号放大功能模块，分别实现对信号噪声的滤除和信号放大；

压力腔(16)侧面和底部分别设有通孔，用于安装转接头(5)和密封堵头(10)。

所述压力盖板(4)的中心区域设有一个通孔，而压力敏感芯体(15)通过激光焊接方式焊接至该通孔处。

所述压力敏感芯体(15)表面所设置的惠斯通桥路采用开桥方式设计，便于更精准地对压力敏感芯体(15)输出零点和温度特性补偿。