一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器。传感器芯片由对称设置在压电基底上下面上的SAW谐振器构成；液压腔为矩形，在液压腔的底面设有圆槽，在液压腔的上面设有数个与圆槽相通的孔；传感器芯片嵌入在压敏材料的空槽中，压敏材料嵌入在液压腔的圆槽中，液压腔设置在壳体内，安装有螺丝的电路板固定在壳体上并分别与传感器芯片的两个SAW谐振器连接，壳体设置在带有吸盘的胶套内，天线通过螺母与电路板的螺丝螺接。声表面波压力传感器中的两个SAW谐振器，采用了上下对称的差分结构方式，消除了其他环境因素的影响，可实现对输油管道的实时监测，具有成本低、灵敏度高、体积小、无源无线等优点，适用于恶劣环境下的遥测与传感。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器。传感器芯片由对称设置在压电基底上下面上的SAW谐振器构成；液压腔为矩形，在液压腔的底面设有圆槽，在液压腔的上面设有数个与圆槽相通的孔；传感器芯片嵌入在压敏材料的空槽中，压敏材料嵌入在液压腔的圆槽中，液压腔设置在壳体内，安装有螺丝的电路板固定在壳体上并分别与传感器芯片的两个SAW谐振器连接，壳体设置在带有吸盘的胶套内，天线通过螺母与电路板的螺丝螺接。声表面波压力传感器中的两个SAW谐振器，采用了上下对称的差分结构方式，消除了其他环境因素的影响，可实现对输油管道的实时监测，具有成本低、灵敏度高、体积小、无源无线等优点，适用于恶劣环境下的遥测与传感。【专利说明】—种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器
本技术涉及一种声表面波传感器，特别涉及一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器。
技术介绍
泄露是输油管道运行的主要故障。近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成了巨大的经济损失。我国输油管道建设如火如荼，但现有大型输油管道总长不过3.5万公里，专家预计，未来10年我国将实现汽油、柴油、煤油等成品油全部利用管道进行输送，平均每年都要新建2万公里各类输送管道，我国输油管道建设将会迎来新的高潮，因此，输油管道泄漏检测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。常规检测管道泄漏的方法有人工巡线、管道内部检测技术和管道外部动态检测技术等，这些方法不仅易受到外部环境影响，而且成本比较高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术现状，本技术提供一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器，利用声表面波技术检测管道泄露的方案，即一种具有较高灵敏度的声表面波(SAW)压力传感器所特有的高频特性及器件基片材料的压电、逆压电效应，检测输油管道的泄漏，大大提高了对输油管道的监测能力，避免了严重的经济损失。本技术所采取的技术方案是:一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器，其特征在于:包括天线、螺母、电路板、胶套、壳体、传感器芯片、压敏材料、液压腔；所述传感器芯片由对称设置在压电基底上下面上的SAW谐振器构成；所述液压腔为矩形，在液压腔的底面设有圆槽，在液压腔的上面设有数个与圆槽相通的孔；所述传感器芯片嵌入在压敏材料的空槽中，所述压敏材料嵌入在液压腔的圆槽中，所述液压腔设置在壳体内，安装有螺丝的电路板固定在壳体上并分别与传感器芯片的两个SAW谐振器连接，所述壳体设置在带有吸盘的胶套内，所述天线通过螺母与电路板的螺丝螺接。本技术所产生的有益效果是:声表面波(SAW)压力传感器中的两个SAW谐振器，采用了上下对称的差分结构方式，消除了其他环境因素的影响，可实现对输油管道的实时监测，与传统压力传感器相比，具有成本低、灵敏度高、体积小、无源无线等优点，适用于恶劣环境下的遥测与传感。本结构还能够用于各种液体监测领域，如血压、水压等相关领域。【专利附图】【附图说明】图1是本技术整体结构示意图；图2是本技术结构分解示意图；图3是本技术中SAW谐振器的结构示意图；图4是图3的A-A侧剖图；图5是本技术中传感器和天线的连接示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本技术作进一步说明。如图1至图5所示，一种用于输油管道泄漏检测系统的声表面波压力传感器，包括天线1、螺母2、电路板3、胶套4、壳体5、传感器芯片6、压敏材料7、液压腔8。液压腔8为矩形，在液压腔8的底面设有圆槽8-1，在液压腔8的上面设有数个与圆槽8-1相通的孔8-2。传感器芯片6包括压电基底6-1及SAW谐振器6-2，将设计好的SAW谐振器6_2结构采用电子束蒸镀的方法镀于压电基底6-1上下两面的对称位置上。将传感器芯片6嵌入在压敏材料7的空槽7-1中熔合在一起，将压敏材料7嵌入在液压腔8的圆槽8-1中紧配合，将液压腔8安装在在壳体5内，安装有螺丝3-1的电路板3通过螺钉固定在壳体5的侧面，与电路板3触点13-1、触点II3-2连接的两根导线通过壳体5侧面的通孔5_1分别与传感器芯片6的两个SAW谐振器6-2连接，其中触点13-1和地连接，触点II3-2和天线连接，实现无线传输功能，壳体5设置在带有吸盘4-1的胶套4内，将天线I的一端与螺母2的一端螺接在一起，将螺母2的另一端与电路板3的螺丝3-1螺接在一起，天线I通过螺母2和螺丝3-1与电路板3连接。设置在压电基底6-1上的两个SAW谐振器6-2结构相同，SAW谐振器6_2由叉指换能器6-21和反射栅6-22构成，其叉指换能器6-21和反射栅6_22设置的结构为，在压电基底6-1的面上水平设有两个反射栅6-22，在两个所述反射栅6-22之间设有叉指换能器6_21。压电基底6_1米用AT切石英。叉指换能器6-21包括与汇流电极6-21-1 —端设为一体的焊点6_21_2及与汇流电极6-21-1另一端设为一体的数条空心叉指6-21-3，两条汇流电极6-21-1对称设置，两条汇流电极6-21-1上的数条空心叉指6-21-3对叉设置；每条汇流电极6-21-1上相邻的两个极性不同的空心叉指6-21-3组成了一对叉指，一对叉指的宽度P=7.2 μ m,每条空心叉指6-21-3内间隔设有四个短路条6-21-4 ;空心叉指6_21_3指宽a为1.8 μ m，空心叉指6_21_3的间距b为1.8 μ m，空心叉指6-21-3空心部分宽度c为a/3=0.6 μ m,数条空心叉指6-21-3对叉后上下空心叉指6-21-3重叠部分即孔径Wl为180 μ m，空心叉指6-21-3的厚度h为0.25 μ m。空心叉指6-21-3对数NI为200对。反射栅6-22包括在两条短路栅条6-22-1之间设有的数条反射栅条6_22_2，两条短路栅条6-22-1和数条反射栅条6-22-2为一体结构，反射栅条6_22_2宽度d为1.8 μ m，反射栅条6-22-2间距e为1.8 μ m，反射栅条的长度W2=300 μ m,反射栅条6-22-2的厚度h=0.25ym0反射栅条的个数Ν2为300个。叉指换能器的谐振频率为437.65MHz。为了提高传感器的性能指标，本技术采用空心叉指结构，它是将叉指电极中心部分挖空，为了提高器件光刻成品率，在空心叉指6-21-3内设有四个短路条6-21-4，这样的结构可以减小指间反射和三次行程对器件性能的影响。为了使传感器具有高的品质因数及低插入损耗，SAW谐振器6-2采用了单端谐振式。为了消除其他环境因素对传感器的影响，在压电基底6-1的上下两面的同样位置摆放了两个完全一样的SAW谐振器6-2，一个受到压力，一个受到张力，这样的差分结构可提高压力测量的精确度。传感单元将由压力引起的频率变化信息通过天线传输到采集终端，进行信号处理，最终获得液压的变化值。在实际应用中，传感器通过吸盘4-1使整个结构可固定在输油管道内底部。输油管道内石油通过液压腔8上面的数个孔8-2流入液压腔8，此时液压腔8内石油产生的压力直接传给压敏材料7，引起敏感性材料7发生形变，随即引起与其紧密接触的压电基底6-1的形变，其中形变的大小与液体的压力成一定的比例关系，而传感器压电基底6-1的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿儒，常志刚，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播有限公司，北京华龙通科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：