[发明专利]一种特殊环境下压力参数实时在线监测系统

说明书

本发明公开了一种特殊环境下压力参数实时在线监测系统，其耐高温高精度压力变送器包括前端通气外壳、后端封装外壳以及封装在由前端通气外壳、后端封装外壳对接构成的空腔内的电容式耐高温压敏芯片、陶瓷基座、耐高温封装转接、C‑V转换电路、隔热气凝胶、硅胶，其后端数据实时在线处理显示仪集成了电源、高精度电压/电阻仪以及单片机，单片机内存储有标准压力‑温度校准平台所得出的“压力/温度‑电压”变换数据，高精度电压/电阻仪测量的电压/电阻信号经单片机可反向推导出压力信号。本发明可实现特殊环境(高温、高压、腐蚀、富氧等)下压力参数的实时在线监测，拥有较高的稳定性、灵敏度以及较快的动态响应速度。

技术领域

本发明涉及压力测量领域，具体涉及一种特殊环境下压力参数实时在线监测系统。

背景技术

在传统的压力测量领域内，一方面由于压力变送器材料性能及设计结构的限制，另一方面由于信号处理方法限制，无法实现特殊环境中压力参数实时在线监测，已远不能满足现代工业设备的测试要求。

发明内容

为解决现有压力变送器在发动机/燃气轮机、气化炉/燃煤锅炉等特殊环境下无法实现对高温压力参数的实时在线监测的问题，本发明提供了一种特殊环境(高温、高压、腐蚀、富氧等)下能够实现压力参数的实时在线监测系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种特殊环境下压力参数实时在线监测系统，包括耐高温高精度压力变送器和后端数据实时在线处理显示仪；所述耐高温高精度压力变送器包括前端通气外壳、后端封装外壳以及封装在由前端通气外壳、后端封装外壳对接构成的空腔内的电容式耐高温压敏芯片、陶瓷基座、耐高温封装转接、C-V转换电路、隔热气凝胶、硅胶，所述陶瓷基座用于固定电容式耐高温压敏芯片并实现高温环境中与耐高温封装转接的稳定电连接，所述耐高温封装转接用于在高温环境中将气压密封于压力变送器的前端，并将电容信号转接到后端的C-V转换电路；所述隔热气凝胶紧贴后端封装外壳内壁，硅胶填充于C-V转换电路与隔热气凝胶之间的空隙内，一方面起到隔绝热传导及固定电路板和气凝胶的作用，另一方面起到防止震动导致电路板引线脱落损坏的作用。

所述的后端数据实时在线处理显示仪集成了电源、高精度电压/电阻仪以及单片机，单片机内存储有标准压力-温度校准平台所得出的“压力/温度-电压”变换数据，高精度电压/电阻仪测量的电压/电阻信号经单片机可反向推导出压力信号。

进一步地，所述前端通气外壳与后端封装外壳均由镍基高温合金加工而成，将电容式耐高温压敏芯片、陶瓷基座、耐高温封装转接、C-V转换电路、隔热气凝胶、硅胶全部封装在内部保护起来。

进一步地，所述电容式耐高温压敏芯片由三层生瓷片层压而成，其上下表面丝印Pt浆料，位于中间的生瓷片留有空腔。

进一步地，所述的陶瓷基座由氧化铝陶瓷加工而成。

进一步地，所述C-V转换电路集成了CAV444接口集成电路、AD8221仪表放大器以及高精度PT热电偶，首先CAV444接口电路采集到压敏芯片变化的电容信号，经处理后线性的转换为差动电压信号输出到AD8221放大器模块，将微弱的电压信号放大到后端数据实时在线处理显示仪的电压测试量程内，与此同时，集成在C-V转换电路中的高精度PT热电偶采集实时的电路板温度，温度由电阻值量化表征，用于修正因电路板温度变化所造成的测量误差。

进一步地，后端数据实时在线处理显示仪采用双屏设计，上屏以时间为X轴，压力为Y轴显示压力-时间变化曲线，下屏显示当前压力值，对压力变送器的数据进行快速实时处理分析，进而实现特殊环境下压力参数实时在线监测。

进一步地，所述耐高温高精度压力变送器通过以下步骤制备所得：

S1、在陶瓷基座的两通道内涂抹浆料，将电容式耐高温压敏芯片放置在陶瓷基座上端，电容的上下极板分别与两通道相连，经高温烧结焊接在一起；