[發(fā)明專(zhuān)利]一種高精度靜態(tài)超高壓力傳感器及測(cè)量壓力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210138226.9
• 申請(qǐng)日: 2012-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102818673A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪扁;潘征宇;張進(jìn)明;胡央麗;葛振杰;冷瑩瑩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01L9/02
• 分類(lèi)號(hào): G01L9/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 劉朵朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種具有高精度的靜態(tài)超高壓力傳感器及采用超高壓力傳感器測(cè)量壓力的方法。

背景技術(shù)

壓力計(jì)量所涉及的壓力范圍從幾Pa到2000多MPa，通常將其劃分為微壓（<10kPa）、低壓（0.01MPa-0.25MPa）、中壓（0.25MPa-100MPa）、高壓（>100MPa）、超高壓（>600MPa）。測(cè)量壓力的儀器就其原理來(lái)說(shuō)有液體壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)、彈性式壓力表及電測(cè)式壓力計(jì)。目前用于超高壓力測(cè)量的電測(cè)式壓力計(jì)有錳銅電阻壓力計(jì)，其結(jié)構(gòu)有薄膜式、箔式和絲式。

專(zhuān)利CN1303005A、CN1595084A介紹了一種薄膜式超高壓力傳感器，見(jiàn)圖1所示，該壓力傳感器能測(cè)量50GPa以上的壓力，主要用于動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量，具有非常快的響應(yīng)能力，其測(cè)量準(zhǔn)確度可能在1%左右。

專(zhuān)利CN1789940A介紹了一種箔式錳銅壓力傳感器，見(jiàn)圖2所示，也用于動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量，其測(cè)量壓力高，響應(yīng)快，準(zhǔn)確度也不是非常高。

國(guó)內(nèi)外也制作過(guò)錳銅絲結(jié)構(gòu)的壓力計(jì)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示，主要用于靜態(tài)壓力測(cè)量，測(cè)量壓力可達(dá)數(shù)GPa，準(zhǔn)確度約為1%-0.5%。

目前，超高壓力測(cè)量最為準(zhǔn)確的為可控間隙活塞式壓力計(jì)，見(jiàn)圖4所示，其最高可測(cè)量3GPa的壓力，準(zhǔn)確度最高可達(dá)到0.02%-0.1%，是目前超高壓力的基準(zhǔn)壓力計(jì)。但這種結(jié)構(gòu)的壓力計(jì)，是通過(guò)帕斯卡原理和流體靜力學(xué)平衡原理來(lái)測(cè)量壓力的，測(cè)量時(shí)通過(guò)加載在活塞上面的砝碼來(lái)平衡未知壓力，因此響應(yīng)非常慢；另外，超高壓力可控間隙活塞式壓力計(jì)體積龐大，無(wú)法移動(dòng)，因此其使用受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高精度靜態(tài)超高壓力傳感器及測(cè)量壓力的方法，解決現(xiàn)在的超高壓力測(cè)量?jī)x器在壓力測(cè)量時(shí)要么精度不高，要么響應(yīng)慢，體積龐大因此使用受限的缺陷。

技術(shù)方案

一種高精度靜態(tài)超高壓力傳感器，其特征在于：包括傳感器殼體，所述傳感器殼體以殼蓋密封封閉，殼體內(nèi)為耐超高壓力的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有傳感元件和從傳感元件中引出電信號(hào)的引線座，所述傳感元件包括充滿傳感介質(zhì)用于感應(yīng)壓力的密閉腔室，在密閉腔室內(nèi)有傳感構(gòu)件，所述傳感構(gòu)件為纏繞有傳感金屬絲的桿件，所述傳感金屬絲通過(guò)設(shè)置在引線座內(nèi)的兩個(gè)引線錐引出電信號(hào)，在引線座和引線錐之間設(shè)置有密封絕緣層，兩個(gè)引線錐分別連接有引出電線，所述引線座封閉傳感構(gòu)件，所述引線錐連接的引出電線從殼蓋中間引出。

所述傳感器殼體內(nèi)部的內(nèi)腔壁上設(shè)置有多層環(huán)形臺(tái)階，所述引線座上部直徑大下部直徑小，上部直徑與所安裝的內(nèi)腔的內(nèi)徑相同，所述引線座下部外與內(nèi)腔壁之間環(huán)繞設(shè)置有密封圈組件，所述密封圈組件設(shè)置在下方的臺(tái)階上。

所述傳感器殼體頂部?jī)?nèi)凹，殼蓋通過(guò)壓緊螺母壓緊密封圈組件進(jìn)行密封。

所述傳感元件的傳感金屬絲采用錳銅絲。

所述傳感介質(zhì)采用白汽油。

所述傳感構(gòu)件的桿件外圈上設(shè)置有螺旋式槽溝，所述傳感金屬絲固定在所述螺旋式槽溝內(nèi)，所述桿件采用鋁合金制作，并通過(guò)致密陽(yáng)極氧化，在桿件表面形成一層致密的氧化鋁薄膜層。

所述傳感元件的密閉腔室的腔體包括波紋管段腔體。

所述引線錐包括上中下三部分，上部分和下部分為圓柱體，中間部分為上小下大的圓錐體，上部分和下部分的圓柱體的直徑小于中間圓錐體的底部直徑，下部分伸進(jìn)傳感元件的密閉腔室內(nèi)。

采用如權(quán)利要求1所述的高精度靜態(tài)超高壓力傳感器測(cè)量壓力的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）超高壓力通過(guò)被測(cè)壓力的液體傳壓介質(zhì)和傳感器殼體的下端接口傳遞到傳感器殼體的內(nèi)腔;

2）內(nèi)腔中液體傳壓介質(zhì)被殼蓋壓緊的密封圈組件密封，內(nèi)腔內(nèi)壓力升高，壓力同時(shí)通過(guò)密閉腔室的波紋管段腔體作用在密閉腔室內(nèi)的傳感介質(zhì)上；

3）傳感介質(zhì)再將壓力傳遞到作為傳感金屬絲的錳銅絲，從而引起錳銅絲電阻的變化，利用數(shù)字多用表通過(guò)引線錐和電線的傳導(dǎo)測(cè)量電阻值；

4）測(cè)量電阻值的同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)通訊來(lái)監(jiān)控和實(shí)時(shí)處理錳銅絲的電阻相對(duì)變化量，并將電阻相對(duì)變化量表征為壓力值。

有益效果

本發(fā)明的高精度靜態(tài)超高壓力傳感器不僅能在超高壓力和高溫下保證高精度的測(cè)量，而且響應(yīng)迅速，體積小，攜帶方便，利于測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為薄膜式錳銅壓力傳感器示意圖。

圖2為箔式錳銅壓力傳感器示意圖。

圖3為錳銅絲結(jié)構(gòu)的壓力傳感器示意圖。