[發明專利]高準確度振弦式壓力傳感器

有效

• 申請號: 200910017211.5
• 申請日: 2009-07-12
• 公開（公告）號: CN101603868A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 鄧鐵六;趙振遠
• 申請（專利權）人: 鄧鐵六;趙振遠
• 主分類號: G01L7/08
• 分類號: G01L7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于液體壓力傳感器。

背景技術

目前的振弦式壓力傳感器的構造如圖5所示，是在傳感器外殼9的一端裝有工作膜，工作膜的結構是，在一個圓柱體的一端進刀加工出環槽，中間形成一個小的凸臺14形成工作膜本體2，本體2的底部作為變形膜13，本體2兩端圓周面上加工有外螺紋，在變形膜的一端通過外螺紋與液壓接頭1連接，工作膜的另一端通過外螺紋和傳感器外殼9連接，外殼9內安裝有弦架3、弦柱4、鋼弦6、磁頭板7、弦夾5和弦夾8，傳感器外殼9的另一端裝有后蓋10和電纜接頭11，凸臺14上加工有螺孔，弦柱4螺紋連接在小凸臺14的螺孔中。

這種振弦式傳感器適用于潮濕環境，長期穩定性好，壽命10年以上，輸出頻率信號抗干擾能力強，適合遠距離傳輸，可接長電纜。由于上述優點，已在巖土工程監測中大量應用，同時也在煤礦、交通(動態汽車稱重)等行業中應用。但目前的振弦式壓力傳感器有以下不足：1、原變形膜中心的小凸臺是為連接弦柱而設計的，由于直徑很小(一般為變形膜直徑的30％以下)，僅起到連接弦柱的作用，因此變形膜工作時可視為一個兩面平行的平膜，在施加液體壓力時，平膜的變形復雜且中心部分變形較大，所以準確度低。2、變形膜一端的螺紋段的高度極小，僅有幾道絲扣，所以造成與液壓接頭的密封難度大和液體平面壓力大，高壓液體容易進入螺紋縫隙產生橫向脹力，嚴重影響準確度。一般來說，這種結構的誤差約為1％FS，且回程的滯后較大。所以在大壓力高準確度的場合大都采用傳感器誤差為0.1％FS的電阻應變式壓力傳感器。但電阻應變式壓力傳感器不適用于潮濕環境(它對絕緣要求太高)，長期穩定性較差、壽命短，輸出為mV級電壓信號易受干擾不宜接長電纜；特種(如鍍膜)電阻應變式壓力變送器(壓力傳感器加電流環輸出電路)解決了這些問題，但價格太貴。因此有必要研發一種應用于惡劣環境下的成本低、準確度高、滯后小、長期穩定性好和信號遠距離傳輸場合的振弦壓力傳感器。

發明內容

本發明的目的是提出一種高準確度的振弦式壓力傳感器。

本發明的技術方案是：一種高準確度振弦式壓力傳感器，它的構造是在傳感器的外殼一端裝有工作膜，工作膜上加工有變形膜，工作膜本體與外殼螺紋連接，殼內安裝有弦架、弦柱、弦夾、鋼弦和磁頭板，外殼的另一端設有后蓋和電纜接頭，弦柱螺紋連接在變形膜凸臺的螺孔中，其特征在于，所述的變形膜上的凸臺直徑為變形膜直徑的60％-90％，使實際變形的部分形成一個環形的變形膜；所述的工作膜本體向液壓接頭方向有一延長段，延長段上加工有至變形膜的盲孔，盲孔壁上加工有內螺紋或者在延長段的圓周面上加工有外螺紋，通過內螺紋或外螺紋實現液壓接頭與延長段的螺紋連接；而且在液壓接頭和延長段的螺紋連接處涂有密封膠。

為了加強密封，在盲孔的退刀槽處再加放O形密封圈，然后旋入液壓接頭并擰緊，進一步阻止高壓液體進入螺紋連接縫隙中。

本發明獲得的積極效果是：

1、發明人之一鄧鐵六1981年提出的振弦傳感器精確數學模型為二次拋物線式：

P=A(f2-f02)+B(f-f0)]]>

式中：A、B——傳感器常數，可將校準數據輸入最小二乘法數據處理程序求出；

f——壓力為P時的輸出頻率；

f₀——P＝0時的頻率，稱為初頻或零頻。

實踐證明，應用該式擬合不僅便于應用電腦快速準確地由f計算P值，顯著提高振弦傳感器的準確度，而且對于經過老化已達到穩定的傳感器，當溫度變化不太大(例如±50℃)時，仍可將A、B當作常數，將該溫度下傳感器的初頻輸入作為f₀，由f計算P值，無需另加溫度補償。而電阻應變式傳感器則必須加硬件、軟件溫度補償，比較麻煩。