[发明专利]一种压力传感器

说明书

本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及一种采用充压式全密封结构的压力传感器。它能使现有膜片型压力传感器的长期稳定性、信号输出灵敏度等性能成比例提高。同时，该压力传感器还具有抗温度干扰等特性。

目前，国内外研制的压力传感器的种类很多，其形式大多采用平膜片结构，其中应变式压力传感器输出灵敏度典型值为1～2mV/V。其典型结构如图1所示：主要由接管嘴1、敏感元件2、转换元件3及外壳4组成。所测压力通过接管嘴孔，直接作用在敏感元件2上，使敏感元件2产生变形，粘贴在敏感元件2上的转换元件(如电阻应变计)随敏感元件2的机械变形量的大小而产生相应变化。经转换元件的转换，将压力转变成电信号输出，完成压力的传感过程。

采用充注介质结构的压力传感器也有单位研制，例如：第89210263.2号专利披露的一种防腐压力传感器，它采用充油的方式，通过油进行压力传导，从而使该传感器具有了防腐性能，但压力显示则是通过指针表显示，其测量精度受到结构的限制，而且没有电信号输出，不利于自动化控制。再例如：苏联专利第SU-495-572、SU-574-651、SU-882-296、SU-489-013，也类似地采用了介质传导的结构，传感器的测量精度、输出灵敏度均受限制。

本发明目的在于提供一种全密封充压式压力传感器，通过结构的改变使现有传感器稳定性及测量输出信号成比例提高，从而全面提高其性能。

本发明的目的是这样实现的：采用充压式全密封结构，通过止回阀在传感器腔内注入某一压力的气体或液体介质(如氮气、硅油等)，由于受压敏感元件会产生一个反向预变形，测压时敏感元件便会从反向形变变化至正向形变，传感器量程及灵敏度亦随之成比例地提高，这样传感器的稳定性指标也随之提高。

图1是压力传感器的典型结构。

图2是本发明的结构简图。

下面结合附图进一步阐述本发明。

该压力传感器由接管嘴1、敏感元件2、转换元件8、 测温元件3、密封塞4、止回阀及外壳9等部分组成。止回阀由阀杆5、弹簧7及密封圈6组成，并安装在外壳9壳体上。传感器引出线通过密封塞从壳体9引出。因而外壳9与接管嘴1焊接成一体后便组成密封空腔。在敏感元件2上粘贴有转换元件8，测温元件3安装在内腔补偿板上。通过止回阀使空腔充满某一压力(一般不超过敏感元件额定压力)的气体或液体介质，并使之密封在空腔内。敏感元件2因受上述介质的保护及预压力作用，其零位则更为稳定。测压时，通过接管嘴1压力便会作用于敏感元件2上，使敏感元件2发生正向形变，并使粘贴在其上的应变计8发生信号变化，完成压力的传感过程。由于敏感元件2预先有一个反向预变形，故所测最大压力可提高到敏感元件额定压力与空腔内介质压力之和。此时传感器灵敏度及量程按比例提高，最高为原设计量程的两倍值。

实施例中，选用应变式压力传感器，采用量程为10MPa，灵敏度为1.92mv/v的平膜片型敏感元件(平膜片外径为Φ11mm，内径为Φ6.6mm，厚0.46mm)，转换元件为电阻应变计(BA800-6.6KA)。采用充压式结构，通过止回阀在腔内充满10MPa氮气后，其量程可扩大为20MPa，经测定其灵敏度成比例地提高到3.81mv/v，零位也因膜片受压及介质的保护而比自然状态稳定。如果将其量程视为15MPa，其灵敏度提高至2.87mv/v，其线性误差亦从0.08％降低到0.065％。选用不同量程的膜片，内充不同试验压力的氮气后，经反复试验，其量程及灵敏度均相应地按比例提高。此外，选用扩散硅或溅射式压力传感器试验同样能改善传感器的上述性能。因此证明本发明确有优越的实用性能。

另外，由于环境温度的变化，密封腔体内介质压力会随之而变化，而安装于腔内的测温元件随时测量出温度变化的大小，根据传感器的温度特性曲线及密封腔内反向介质压力温度特性曲线，经数据处理后对压力进行修正补偿，从而保证传感器在温度变化范围内的测量精度。