[實用新型]內置平衡腔室的薄膜隔離型表壓傳感器

有效

• 申請號: 201420510198.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN204027755U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 段祥照;賈文娟;劉爽
• 申請（專利權）人: 沈陽市傳感技術研究所
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 刁佩德

技術領域

本實用新型涉及一種表壓式壓力傳感器，特別是一種帶有大氣壓自動補償的內置平衡腔室的薄膜隔離型表壓傳感器。它可廣泛應用于海洋環境（如：潮汐觀測、海嘯預警、海洋科學觀察、艦船安全及自動化）及在有酸堿強腐蝕介質、易燃易爆介質、陰暗潮濕、相對于大氣低溫介質等場所的液位、壓力測量和控制。

背景技術

現有多種（硅藍寶石、擴散硅、陶瓷應變片、金屬應變片、電容等等）表壓式壓力傳感器，其外殼和正壓端都可以做到耐腐蝕和嚴格的防護性。但是上述表壓傳感器中外連電路板連接座上的大氣壓參考端完全對大氣開放的，易結露和腐蝕。這是因為在平衡大氣壓的同時，空氣必然在傳感器內、外進行交換，所以在氣溫變化，被測介質溫度變化或大氣壓變化時，會造成傳感器內部結露；大氣壓參考端形成液柱，作用于傳感器背面，造成不確定的負壓產生，容易使量程誤差無規律變化。特別是投入式液位傳感器，在導大氣的空心電纜大于或等于量程時，會與整個量程相比較，影響測量的準確性。當液體侵入、灰塵侵入、有害氣體（諸如HF、HCl、鹽霧、易燃易爆物質）侵入時，輕者，傳感器信號變的極不穩定，失效，損壞，重者，則易造成惡性事故。因此，對現有表壓傳感器進行大氣參考壓端的結構改進和防護十分必要。

據相關專利文獻報導，具有代表性的表壓傳感器方面的專利主要為：

申請公布號為CN102356307A的“具有真空電介質的電容性表壓傳感器”。它記載的是將電容的一個極板，制作在絕緣體上，如陶瓷體。將此載有金屬電極板的絕緣體，用一薄金屬環支撐焊接在壓力作用下能發生彈性形變的測量電極上，兩電極形成的平行腔體抽成真空，構成真空電容，用真空來保護電容的一個電極。并特別強調支撐被封入真空的電極的薄金屬環片，必須比用于測量的能在壓力作用下發生形變的金屬電極要薄、要軟。這樣，這個薄金屬環片，在大氣壓變化時，整個傳感器變化最大不會小于|±6%|（相對于1個大氣壓）。他們用的是真空保護傳感器的電容電極，不能防止水氣和塵埃進入傳感器的參考壓端，即傳感器的背面。大氣壓對傳感器有很大影響，嚴重降低傳感器測量精度。

授權公告號為DN203337312U的“具有防水通氣結構的表壓傳感器”。其公開的結構特點是：在傳感器外殼上開多個毛細孔。在傳感器與環境相比處于低溫——結露情況下，外部水氣在傳感器殼上結露時（從外邊結露時），利用水滴具有表面張力的特點，利用在毛細孔處形成的水珠向內表面張力，不讓水向傳感器里邊流，其前題是在理想的隔離傳感器與外界環境的條件下。但是，如果此傳感器用于火箭燃料倉上，火箭豎起后，環境比較潮濕時，傳感器里邊已充滿潮氣，再加注液氧等低溫燃料，那么傳感器從里結露結冰，里邊水氣已凝結產生負壓，外部潮氣、空氣必然補充，繼續結露結冰！一般科普知識讓我們知道，1份水完全變成氣，要擴張到1200倍。反之，如果當時空氣濕度為50%RH，那么要進入殼體內的潮濕空氣可以進入好多。只要有一點水凝結，傳感器就足以失效。如果傳感器不能正常使用，那么火箭也就危險了！因此，現有的大氣參考壓端開放的表壓傳感器受其結構的限制，根本無法達到理想的技術效果。

現有的大氣壓參考端開放的表壓式壓力傳感器，其大氣壓參考端的開放問題，是人們一直想解決而難以克服的老大難問題。這樣的傳感器精度再高，也不能在有水氣或相對于大氣低溫介質、腐蝕性氣氛、大量塵埃等場所很好地實現正常使用。以常見的硅藍寶石表壓式、擴散硅表壓式等壓力傳感器為例，如果不考慮造價、結構復雜程度、外觀大小，現有的表壓傳感器，在大氣參考壓端也可以像正壓測量端那樣，帶有感壓金屬膜片，內部也真空充填隔離介質，一般充硅油。但是，結構和工藝復雜，體積太大，價格高到幾倍至幾十倍，且限制使用場合。因此，人們主要采用以下解決措施：