一种传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，其包括压力敏感组件、模拟电路板、数字电路板、插座、外壳。该传感器具备绝压测量、静压测量、宽工作温区、高精度、设计模块化、高可靠性的特点，适用于翼伞空投系统中的气压测量，从而为使用翼伞进行落区控制的火箭助推器提供重要的实时控制数据。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器
本专利技术涉及一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，属于气压测量

技术介绍
随着我国火箭发射次数的增加，火箭残骸的坠落对人民群众的生命财产安全的威胁变得越来越严重和不容忽视，残骸的落区控制越来越引起人的关注。通过在火箭助推器上安装翼伞，进而使助推器掉落过程中的轨迹可控，是助推器落区控制中一条可行的途径。对于使用翼伞进行落区控制的火箭助推器，需要通过气压测量确定其下落过程中所处的海拔高度，进而确定开伞时机。而助推器与火箭一级分离后为翻滚的状态，受相对运动产生的气流影响，其上任意位置点的压力都为波动变化，无法真实反映所处高度；且火箭助推器上的安装空间极其有限，过大的体积或质量会影响发射任务的执行，因此急需一种既可实现气压的静态测量，又能小型化的满足助推器安装条件的气压传感器。对翼伞空投系统测量的气压传感器应有如下五个特点：1)绝压测量，量程为：0～110KPa；2)静态测量，防止助推器翻滚、下坠运动造成的干扰，可实时反映海拔高度；3)工作温度覆盖-40℃～60℃，全温范围内可靠工作；4)精度：常温标定精度不大于0.5％FS，-40℃～60℃全温范围内，测量精度不大于1％F.S；5)数据传输速率≥100帧/s，以实时反映高度变化过程；6)小型化，满足相应的安装接口条件；7)可靠性要求高。由于在空投之前要随飞行器进行飞行，应经过环境应力筛选试验、高低温试验、飞行振动试验、过载试验、电磁兼容性试验等考核。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有技术中的上述不足和需求，本专利技术提出一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，具备绝压测量、静压测量、宽工作温区、高精度、设计模块化、高可靠性的特点，适用于翼伞空投系统中的气压测量，从而为使用翼伞进行落区控制的火箭助推器提供重要的实时控制数据。(二)技术方案一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，其包括压力敏感组件、模拟电路板、数字电路板、插座、外壳；呈大致U型筒状的外壳顶部具有通孔，所述通孔内容纳插座，插座通过紧固螺钉和密封垫与外壳固定，插座外套设插座保护帽；外壳底部螺纹固连有压力敏感组件，压力敏感组件包括引压嘴和敏感芯体，敏感芯体与引压嘴电子束焊接连接，引压嘴的一端插入壳体内并连接有敏感芯体，引压嘴的另一端位于壳体外并依次螺纹固连有安装螺母和保护帽，在外壳的内部：模拟电路板通过六角铜柱螺钉固定于转接件上，转接件卡设于外壳与引压嘴之间；数字电路板通过盘头螺钉固定于六角铜柱螺钉上，模拟电路板通过第一导线连接至压力敏感组件中的敏感芯体，模拟电路板和数字电路板之间导线连接，数字电路板通过第二导线连接至插座。所述模拟电路板包括信号电压基准源、信号调理电路、电源转接焊盘、驱动放大电路；引压嘴将需要测量的气体压力引入内部腔体，并传递给敏感芯体用以感应压力变化，所述敏感芯体还接收信号调理电路输出的恒压源或恒流源激励，得到电桥输出电压信号；电源转接焊盘将插头输出的原始5V电源，转换并得到+5V电源；电压基准源接收电源转接焊盘输出的+5V电源，得到信号调理电路需要的两个+4.5V精准电源；信号调理电路的输入为敏感芯体输出的电桥电压信号和两个+4.5V精准电源，对于所述电桥电压信号进行偏置、放大和温度补偿，得到调理后的电压信号，同时信号调理电路18输出恒压源或恒流源，对敏感芯体进行激励；驱动放大电路接收到所述调理后的电压信号后，对其作二次放大，同时作低通滤波处理，得到用于A/D转换的输入电压信号。数字电路板包括数字电路电源、单片机电路、A/D转换电压基准源、485电平转换电路，数字电路电源接收电源转接焊盘输出的+5V电源，并将其转换为+3.3V电源；A/D转换电压基准源用以输出A/D转换参考电压信号给单片机电路，单片机电路还接收用于A/D转换的输入电压信号，并对其进行A/D转换，并通过软件进行故障诊断和压力计算，并进行数据打包处理，得到数字压力信号；485电平转换电路接收数字压力信号后，对其进行差分信号的转换，得到485压力信号；插头输出原始5V电源，输入485压力信号。所述敏感芯体为硅压阻式压力敏感芯体，所述硅压阻式压力敏感芯体的激励电压正极管脚即为恒压源或恒流源，激励电压负极管脚即为信号地，输出电压正极管脚即为电桥输出电压信号的正极，输出电压负极管脚即为电桥输出电压信号的负极。所述电压基准源包括电阻R6、瞬态电压抑制管S1、电容C23、MAX6067芯片U6、MAX6067芯片U7；其中，所述+4.5V精准电源包括一号+4.5V精准电源和二号+4.5V精准电源；电阻R6的正极即为+5V电源；电阻R6的负极与瞬态电压抑制管S1和电容C23正极相连，瞬态电压抑制管S1和电容C23的负极接信号地；电阻R6的负极与MAX6067芯片U6的IN管脚和MAX6067芯片U7的IN管脚相连；MAX6067芯片U6的OUT管脚即为一号+4.5V精准电源的正极，MAX6067芯片U7的OUT管脚即为二号+4.5V精准电源的正极；MAX6067芯片U6和MAX6067芯片U7的GND管脚接信号地。所述驱动放大电路包括电阻R7、电容C26、MAX4238运算放大器U9、电阻R9、电阻R10、电阻R11、稳压二极管D3、静电吸收二极管Z1、电阻R12、电容C27；其中，R7的正极即为调理后电压信号，R7的负极连接电容C26的正极，电容C26的负极接地；MAX4238芯片U9的IN+管脚连接电阻R7的负极，GND管脚连接信号地，VCC和SHDN管脚连接+5V电源，IN-管脚连接电阻R10的正极，电阻R10的负极连接信号地，MAX4238芯片U9的OUT管脚连接电阻R9的正极，电阻R9的负极连接电阻R10的正极；电阻R11的正极连接电阻R9的正极，电阻R11的负极连接稳压二极管D3的负极、静电吸收二极管Z1的负极，D3和Z1的正极接信号地；电阻R12的正极连接电阻R11的负极，电阻R12的负极连接电容C27的正极，电容C27的负极连接信号地；电阻R12的负极即为用于A/D转换的输入电压信号。数字电路电源包括电阻R5、电容C1、TPS73633芯片、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5；其中，电阻R5的正极即为+5V电源，电阻R5的负极连接电容C1的正极，电容C1的负极连接信号地；TPS73633芯片U1的IN管脚和EN管脚连接电容C1的正极，两个GND管脚连接信号地；OUT管脚连接电容C2、电容C3、电容C4的正极，电容C2、电容C3、电容C4的负极连接信号地；TPS73633芯片U1的NR/FB管脚连接电容C5的正极，电容C5的负极接信号地；TPS73633芯片U1的OUT管脚即为+3.3V电源。所述的单片机电路包括电容C6、TLV803SDBZR电压监控芯片U2、电容C7、电阻R3、电阻R4、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、16MHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，其特征在于，其包括压力敏感组件、模拟电路板、数字电路板、插座、外壳；呈大致U型筒状的外壳顶部具有通孔，所述通孔内容纳插座，插座通过紧固螺钉和密封垫与外壳固定，插座外套设插座保护帽；外壳底部螺纹固连有压力敏感组件，压力敏感组件包括引压嘴和敏感芯体，敏感芯体与引压嘴电子束焊接连接，引压嘴的一端插入壳体内并连接有敏感芯体，引压嘴的另一端位于壳体外并依次螺纹固连有安装螺母和保护帽，在外壳的内部：模拟电路板通过六角铜柱螺钉固定于转接件上，转接件卡设于外壳与引压嘴之间；数字电路板通过盘头螺钉固定于六角铜柱螺钉上，模拟电路板通过第一导线连接至压力敏感组件中的敏感芯体，模拟电路板和数字电路板之间导线连接，数字电路板通过第二导线连接至插座。/n

【技术特征摘要】
1.一种传感器，其适用于火箭助推器落区控制中的气压测量，其特征在于，其包括压力敏感组件、模拟电路板、数字电路板、插座、外壳；呈大致U型筒状的外壳顶部具有通孔，所述通孔内容纳插座，插座通过紧固螺钉和密封垫与外壳固定，插座外套设插座保护帽；外壳底部螺纹固连有压力敏感组件，压力敏感组件包括引压嘴和敏感芯体，敏感芯体与引压嘴电子束焊接连接，引压嘴的一端插入壳体内并连接有敏感芯体，引压嘴的另一端位于壳体外并依次螺纹固连有安装螺母和保护帽，在外壳的内部：模拟电路板通过六角铜柱螺钉固定于转接件上，转接件卡设于外壳与引压嘴之间；数字电路板通过盘头螺钉固定于六角铜柱螺钉上，模拟电路板通过第一导线连接至压力敏感组件中的敏感芯体，模拟电路板和数字电路板之间导线连接，数字电路板通过第二导线连接至插座。


2.如权利要求1所述的一种传感器，其特征在于，所述模拟电路板包括信号电压基准源、信号调理电路、电源转接焊盘、驱动放大电路；引压嘴将需要测量的气体压力引入内部腔体，并传递给敏感芯体用以感应压力变化，所述敏感芯体还接收信号调理电路输出的恒压源或恒流源激励，得到电桥输出电压信号；电源转接焊盘将插头输出的原始5V电源，转换并得到+5V电源；电压基准源接收电源转接焊盘输出的+5V电源，得到信号调理电路需要的两个+4.5V精准电源；信号调理电路的输入为敏感芯体输出的电桥电压信号和两个+4.5V精准电源，对于所述电桥电压信号进行偏置、放大和温度补偿，得到调理后的电压信号，同时信号调理电路18输出恒压源或恒流源，对敏感芯体进行激励；驱动放大电路接收到所述调理后的电压信号后，对其作二次放大，同时作低通滤波处理，得到用于A/D转换的输入电压信号。


3.如权利要求2所述的一种传感器，其特征在于，数字电路板包括数字电路电源、单片机电路、A/D转换电压基准源、485电平转换电路，数字电路电源接收电源转接焊盘输出的+5V电源，并将其转换为+3.3V电源；A/D转换电压基准源用以输出A/D转换参考电压信号给单片机电路，单片机电路还接收用于A/D转换的输入电压信号，并对其进行A/D转换，并通过软件进行故障诊断和压力计算，并进行数据打包处理，得到数字压力信号；485电平转换电路接收数字压力信号后，对其进行差分信号的转换，得到485压力信号；插头输出原始5V电源，输入485压力信号。


4.如权利要求3所述的一种传感器，其特征在于，所述敏感芯体为硅压阻式压力敏感芯体，所述硅压阻式压力敏感芯体的激励电压正极管脚即为恒压源或恒流源，激励电压负极管脚即为信号地，输出电压正极管脚即为电桥输出电压信号的正极，输出电压负极管脚即为电桥输出电压信号的负极。


5.如权利要求3所述的一种传感器，其特征在于，所述电压基准源包括电阻R6、瞬态电压抑制管S1、电容C23、MAX6067芯片U6、MAX6067芯片U7；其中，所述+4.5V精准电源包括一号+4.5V精准电源和二号+4.5V精准电源；电阻R6的正极即为+5V电源；电阻R6的负极与瞬态电压抑制管S1和电容C23正极相连，瞬态电压抑制管S1和电容C23的负极接信号地；电阻R6的负极与MAX6067芯片U6的IN管脚和MAX6067芯片U7的IN管脚相连；MAX6067芯片U6的OUT管脚即为一号+4.5V精准电源的正极，MAX6067芯片U7的OUT管脚即为二号+4.5V精准电源的正极；MAX6067芯片U6和MAX6067芯片U7的GND管脚接信号地。


6.如权利要求5所述的一种传感器，其特征在于，所述驱动放大电路包括电阻R7、电容C26、MAX4238运算放大器U9、电阻R9、电阻R10、电阻R11、稳压二极管D3、静电吸收二极管Z1、电阻R12、电容C27；其中，R7的正极即为调理后电压信号，R7的负极连接电容C26的正极，电容C26的负极接地；MAX4238芯片U9的IN+管脚连接电阻R7的负极，GND管脚连接信号地，VCC和SHDN管脚连接+5V电源，IN-管脚连接电阻R10的正极，电阻R10的负极连接信号地，MAX4238芯片U9的OUT管脚连接电阻R9的正极，电阻R9的负极连接电阻R10的正极；电阻R11的正极连接电阻R9的正极，电阻R11的负极连接稳压二极管D3的负极、静电吸收二极管Z1的负极，D3和Z1的正极接信号地；电阻R12的正极连接电阻R11的负极，电阻R12的负极连接电容C27的正极，电容C27的负极连接信号地；电阻R12的负极即为用于A/D转换的输入电压信号。


7.所述如权利要求6所述的一种传感器，其特征在于，数字电路电源包括电阻R5、电容C1、TPS73633芯片、电容C2、电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明晓，季俊云，郭昭君，于洋，窦海峰，史岩峰，殷晓坤，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11