[实用新型]新型压力(差)传感器及其接口

说明书

本实用新型是一种新型流体压力（差）传感器及其专用接口，可用于测量各种流体的压力、压差。

测量流体压力的传感器较多，测量流体压差的传感器很少。目前常用的压差传感器有CWC型、CWD型压差计所用的传感器及半导体压差传感器。CWC型和CWD型压差计传感器体积大、结构复杂、精度低（0.5级）、功能单一（静态流体不适用）、安装不便及防腐性能差，因此应用上受限制；半导体压差传感器采用半导体敏感元件，受温度变化影响大，稳定性不高，一般只适用在小量程范围，精度均0.5级以下。

本实用新型目的是设计一种结构简单、成本低、功能全、耐腐蚀、精度高、安装使用方便并带有专用接口的新型压力（差）传感器。

本实用新型的构思：

新型流体压力（差）传感器是组合式电阻应变传感器，由传感器盒、波纹管、弹性工作梁、电阻应变片等构成。可用于水利、水文、城镇给排水及石油化工部门，测量河湖、水（油）库、各类管道中流体的压力（液位）或压差，也可用于测量流体流速、流量。

关于专用接口。目前传感器接口大都采用电荷放大器接口电路，其结构复杂，成本高、耗电大；时漂温漂也大，影响传感器的准确度和稳定性。本专用接口电路采用精密稳压电源供电、低漂移运算放大器放大和线性电位器模拟量输出系数调节等手段，提高传感器测量准确度和稳定性，扩大传感器的使用范围。

新型流体压力（差）传感器配上专用接口，与显示系统联接，可组装成新型压力仪、压差仪、真空－压力仪、压力－压差仪、水位计、流速仪、流量计等。与计算机联接，可完成压力（液位）、压差、流速、流量等自动检测。

结合图1（传感器机械结构图）和图2（专用接口电路图）详细说明。

传感器由盒架（1）、盒盖（2）、铜质联接件（3）、锁紧螺母（4）、波纹管（B₁、B₂）、波纹管盖帽（5）、弹性工作梁（6）、过载保护梁（7）、电阻应变片（8）等构成。盒架（1）及2块盒盖（2）构成传感器盒，盒内装波纹管（B₁、B₂），二只波纹管管底相对，并分别装有铜质盖帽（5），以弹性工作梁中心线为轴对称布置。波纹管与盖帽锡焊固定，盖帽与工作梁用螺钉（9）联接，使波纹管与工作梁构成一体，既保证传感器组装精度，又能便于拆修。

波纹管为承力元件，外部流体压力或压差通过铜质联接件引入其中，弹性梁为敏感元件，其上粘贴金属箔式电阻应变片。电阻应变片接成电桥，结点电线由引线孔（10）引出。

专用接口电路输入端与传感器相接，把传感器的电阻应变信号转换成电信号；电路输出端与A／D相接，以数字信号显示实际测量的压力（差）数值。

为使测量值稳定可靠，应变片电桥的供电电压采用MC1403精密稳压集成块稳压。当外电压在4～20V变化时，精密稳压块都能精确地稳定在2.4V。电桥输出电压u₀₁经低漂移运算放大器OP07进行放大。放大器OP07在长期工作及较大温度变化的情况下漂移极小（0.2μV／月，0.2μV／℃）。另外，接口电路还采用了正负电源供电方式，当输入信号极性发生变化时，输出电压u₀₂极性也随之改变，故能方便地测量正负压力或压差。图二中W₁为调节电位器，能对桥路的不平衡电压稍作补偿，无外力作用时，调节W₁能使放大器输出为零，保证传感器的互换性；电路输出端专门设置量程电位器W₂，当与无乘标度功能的A／D相接时，调节W₂可改变模拟量的输出系数，使显示数值与实测值一致。因此，使输出电路能方便地与各种A／D表头及计算机A／D等直接联接。

传感器工作时，被测流体通过联接件引入波纹管B₁或B₂，测压差时则将不同压力的流体分别引入B₁和B₂。引入流体后，B₁和B₂有压差△p＝p₁－p₂存在，势必一个伸长一个缩短，工作梁上有力作用，并产生弹性变形，于是，粘贴于梁上的电阻应变片阻值发生变化，电桥平衡被破坏，有不平衡电压信号输出。但是，如工作梁变形过大，则伸长变形的波纹管盖帽接触到刚度较大的过载保护梁，实现过载保护。

根据力平衡关系，工作梁受力（F）正比于2只波纹管的压差△p，即：

F＝K₁△p