[发明专利]一种基于法布里-珀罗差压式传感器的气电转换器

说明书

本发明公开了一种基于法布里‑珀罗差压式传感器的气电转换器，主要由气路结构模块、法布里‑珀罗差压式传感器、中部壳体、上部壳体和气电转换控制仪组成。所述气路结构模块基于差压式气电转换器原理，即稳定的压缩空气进入到气电转换器的气路结构中，后气路分为两路：一路为调零气路，另一路为测量气路。在调零气路中，压缩气体沿气路经过可更换节流孔和调零阀流入大气；在测量气路中，压缩气体流经可更换节流孔后，再由测量头和被测工件之间的测量间隙流入大气。本发明采用高稳定性气路结构和基于MEMS工艺制造的法布里‑珀罗差压式传感器，大大提高了气动测量系统的精度、稳定性、分辨率和响应速度，并可以数字量输出形式与数控系统配套使用。

技术领域

本发明属于气动测量技术领域，涉及转换器，特别涉及一种基于法布里-珀罗差压式传感器的气电转换器。

背景技术

气动测量技术以压缩空气为测量介质，利用空气在管道中的流量或压力随截面几何尺寸变化而变化的特性，将被测尺寸量或位移量转换成流量或压力的变化量，从而实现测量。气动测量是一种相对测量技术，具有测量精度高、非接触测量、测量力小、使用寿命长、具有自洁能力、稳定性与可重复性好和设备结构简单、成本低的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等高端装备制造领域。

作为气动测量技术关键部件的气电转换器，能够将压缩气体参数的变化量转化为连续变化的电压信号。而现有气电转换器的结构复杂、测量精度低，只有模拟量数据接口，难以与国产数控系统配套使用；且多采用基于硅应变片的气体压力传感器，但其核心技术及部件严重依赖进口。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于法布里-珀罗差压式传感器的气电转换器，采用基于MEMS工艺制造的法布里-珀罗差压式传感器和高稳定性气路结构，以期保证气动测量系统的精度、稳定性和响应速度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于法布里-珀罗差压式传感器的气电转换器，包括气路结构模块、法布里-珀罗差压式传感器和气电转换控制仪；

所述气路结构模块包括并联的调零气路和测量气路，测量头连接于测量气路末端；

所述法布里-珀罗差压式传感器包括两个独立的测量腔，每个测量腔内分别设置一个法布里-珀罗压力传感器，两个法布里-珀罗压力传感器的输出端连接信号调理电路，第一测量腔进气口与测量气路连通，第二测量腔进气口与调零气路连通，两个法布里-珀罗压力传感器分别获取测量气路和调零气路的压力，所述信号调理电路获取测量气路和调零气路的压力差值，以电压信号形式输出；

所述气电转换控制仪接收所述电压信号，获取测量结果。

在一个实施例中，所述气路结构模块包括进气管路，进气管路末端分为两路，分别接入调零气路和测量气路，其中，调零气路上设置可更换节流孔二，末端安装调零阀，所述调零阀用于调整调零气路中的气体压力，以使法布里-珀罗差压式传感器处于最佳线性范围，调零气路的气体从调零阀流入大气；测量气路上设置可更换节流孔一，沿气流方向，第一测量腔进气口连接在可更换节流孔一后方，第二测量腔进气口连接在可更换节流孔二后方。

在一个实施例中，所述进气管路始端设置安装插塞型进气接头，所述测量气路末端安装插塞型出气接头，所述插塞型出气接头和测量头之间通过软管连接，测量气路的气体最终在测量头和被测工件之间的间隙流入大气。

在一个实施例中，所述气路结构模块中，通过内六角堵头对进气管路进行气路密封，通过圆柱堵头对调零气路进行气路密封。

在一个实施例中，所述可更换节流孔一的外壁与测量气路内壁之间通过密封圈一进行密封，所述可更换节流孔二的外壁与调零气路内壁之间通过密封圈二进行密封，以实现节流功能。

在一个实施例中，所述气电转换器还包括中部壳体，所述气路结构模块设置在中部壳体下方，所述法布里-珀罗差压式传感器设置在中部壳体中。