一种新型远传压力传感器结构分析

一种新型远传压力传感器结构分析

张萍

天长市中小企业服务中心；身份证号：34112119750629XXXX

摘要：本文主要分析了在测量领域应用的一种新型远传压力传感器，对其结构组成和应用展开了研究探讨，进一步解决了现有压力传感器中输出误差较大，输出方式与现场显示单一，不便于远程操控，且测压环境复杂，安全系数低，在超压的情况下特别容易使测压元件损坏，伤到操作人员，同时降低企业生产效率的问题。

关键词：远传压力传感器；结构分析

一、压力传感器的概述及常见类型

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。常见的压力传感器有以下几种。

（1）压阻式压力传感器

电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。

（2）陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

（3）扩散硅压力传感器

扩散硅压力传感器工作原理也是基于压阻效应，利用压阻效应原理，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。

（4）蓝宝石压力传感器

利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很好的工作特性，蓝宝石的抗辐射特性极强。

（5）压电式压力传感器：

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

二、一种新型远传压力传感器的设计背景

压力传感器用于检测容器内介质压强，广泛应用于电力、石油、煤化工、建材等方面，目前，压力传感器的压力检测元件一般采用弹性元件的形变指示压力，其形变量微小，虽然具有一定灵敏度，但输出误差较大，输出方式与现场显示单一，不便于远程操控，且测压环境复杂，安全系数低，在超压的情况下特别容易使侧压元件损坏，伤到操作人员，同时降低企业生产效率。为了解决上述问题带来的困扰，现设计了一种新型远传压力传感器，包括壳体、弹簧管和机芯，所述弹簧管通过螺栓与壳体连接，其底部设置有接头，所述机芯右侧设置有差动磁芯，其通过螺栓与所述壳体连接。该设计结构简单清晰，各组件之间紧密联系又不相互影响，所需部件更换方便，易于日后产品在使用过程中的维修保养，在原有普通压力表的基础上改进的本实用新型，制造成本低，便于企业推广。

三、一种新型远传压力传感器的结构分析

一种新型远传压力传感器包括壳体、弹簧管和机芯，所述弹簧管通过螺栓与壳体连接，其底部设置有接头，所述机芯右侧设置有差动磁芯，其通过螺栓与所述壳体连接。如下图所示。

在具体构造上：接头与弹簧管之间采用激光焊接连接。采用弹簧管与接头之间焊接的设计，可以有效的保证连接件之间的安全、可靠，其采用激光焊接，能量密度高、激光光斑直径小，形成优良焊接接头，其能量密度比常规方法高100倍以上，同时，可以形成0.5mm宽的焊道，有利于生产安全。差动线路板一端连接差动磁芯，另一端连接四芯航空插头。采用差动线路板代替传统电阻远传的设计，可以降低线路板的线路叠构内部的阻抗不匹配与信号传输时时间歪斜的问题，同时4~20mA的远传电流传输精度高，稳定性好，适用于高压、复杂的测压环境。四芯航空插头设置在壳体侧壁，其与外部远程监控系统连接。在壳体侧壁四芯航空插头，能够实现输出方式与现场显示相结合来进行远程监控系统操控，解决了用户的实际使用需求，不需要在高空连续作业，很大程度上的提高了用户体验。差动线路板上布置有滑线电阻，其与差动线路板连接。滑线电阻使用使命较长、阻值变化精度较高，直接的提高了压力传感器的使用寿命，同时能够保证接收到的信号变化精度准确。壳体左端设置表壳底盖，右端依次设有标盘、指针、罩圈、安全玻璃和表壳盖，所述表壳底盖与壳体之间螺栓连接，表壳盖与壳体之间螺纹连接。壳体与各配件之间连接结构简单、巧妙、紧凑、成本较低，便于后续对元件进行维修、保养。

总结

现代压力传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当压力传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定。

参考文献

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