一种高鲁棒性气体压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种高鲁棒性气体压力传感器，本发明专利技术有效解决了现有压力传感器无法实现兼顾高灵敏度以及宽量程而导致无法满足实际需求的问题；解决的技术方案包括：当系统因外界因素干扰而产生压力突增时，可自动切换压力检测路线进而避免因压力过大而造成传感器产生不可逆的损毁，并且当系统压力从开始突增时，通过相配合的缓冲板、传动板可减缓压力的突增对传感器造成的冲击，进而提高传感器的使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种高鲁棒性气体压力传感器


[0001]本专利技术涉及传感器监测控制
，尤其涉及一种高鲁棒性气体压力传感器。

技术介绍

[0002]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；如压阻式压力传感器，其原理是利用单晶硅材料（敏感材料）的压阻效应，单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出，在微观上的变化体现在：导电颗粒的空间分布在压力压缩作用下发生重新排列，从而显著地改变敏感材料的介电常数或电导率，在导电颗粒体积分数一定的条件下，敏感材料易变形（杨氏模量小）将提升颗粒重排度(进而提升其工作灵敏度)，而变形困难（杨氏模量大）则增大了其抵抗外界压力的上限(即增大了量程)；而上述两个性能参数为相互制约的对立关系，导致传统的压阻式压力传感器无法在具有较高灵敏度的情况下获得一个较宽范围的量程，使得当系统因受到外界干扰或者其他扰动而导致压力突增时（超出其量程），极易造成压力传感器产生损坏，从而使得当系统在遇到不确定因素作用时，无法保持其原有的工作能力特性（鲁棒性较低）；鉴于此，我们提供一种高鲁棒性气体压力传感器用于解决以上问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供的一种高鲁棒性气体压力传感器，当系统因外界因素干扰而产生压力突增时，可自动切换压力检测路线进而避免因压力过大而造成传感器产生不可逆的损毁，并且当系统压力从开始突增时，通过相配合的缓冲板、传动板可减缓压力的突增对传感器造成的冲击，进而提高传感器的使用寿命。
[0004]一种高鲁棒性气体压力传感器，包括环形壳且环形可底部同轴心连通有安装筒，所述环形壳上端与外界连通，其特征在于，所述环壳内同轴心且间隔设有第一环形件、第二环形件，所述第一环形件、第二环形件上端均安装有扩散硅芯片，所述安装筒内轴向滑动安装有缓冲板且缓冲板上均布设有通孔，所述缓冲板连接有设于安装筒内的阻尼装置；所述第二环形件四周间隔环绕设有若干与之连通的导管且导管另一端向外穿出第一环形件，所述导管内滑动安装有与之弹性连接的阀门板且导管内设有与阀门板对应的定位机构，位于第一环形件、第二环形件之间的导管上设有气孔，位于缓冲板上方的安装筒内设有与缓冲板配合的传动机构且传动机构与定位机构连接；缓冲板、传动机构相配合满足：当缓冲板与传动机构接触时可通过传动机构带动定位机构动作并且传动机构将若干通孔封堵。
[0005]上述技术方案有益效果在于：（1）在本方案中，当系统因外界因素干扰而产生压力突增时，可自动切换压力检测
路线进而避免因压力过大而对灵敏度较高（量程小）的扩散硅芯片产生不可逆的损毁，在满足平时检测所需的较高灵敏度的同时，又能有效应对因系统波动而产生的压力突增而带来的系统波动；（2）在本方案中，当系统压力开始突增时，通过相配合的缓冲板、传动板等结构，可抑制扩散硅芯片所处的空间内气压增大的速度，即，使其所处的空间内气压缓慢的增加进而减少气压突增而对扩散硅芯片（灵敏度高，量程小）造成的冲击，进而提高传感器的使用寿命。
附图说明
[0006]图1为本专利技术整体结构剖视后示意图；图2为本专利技术出传动板结构示意图；图3为本专利技术传动板部分剖视后结构示意图；图4为本专利技术阻尼筒内部结构示意图；图5为本专利技术阻尼筒内磁流变液状态分布示意图；图6为本专利技术另一状态下阻尼筒内磁流变液状态分布示意图；图7为本专利技术圆板、通孔配合过程示意图；图8为本专利技术缓冲板结构示意图；图9为本专利技术导管内结构示意图；图10为本专利技术承载杆、定位板配合关系示意图。
具体实施方式
[0007]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图1至图10实施例的详细说明中，可清楚的呈现，以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
[0008]实施例1，本实施例提供一种高鲁棒性气体压力传感器，如附图1所示，包括环形壳1且环形可底部同轴心连通有安装筒2（环形壳1上端与外界连通），本方案的改进之处在于：在环形壳1内同轴心且间隔设有第一环形件3、第二环形件4（第一环形件3内径、高度均大于第二环形件4），第一环形件3、第二环形件4上端均安装有扩散硅芯片5，扩散硅芯片5包括单晶硅膜片并且采用一定工艺在其表面设有扩散电阻，构成惠斯通电桥，最后经引线连接有外接电路板，当单晶硅膜片受压产生形变时，其电阻率会产生变化，电桥救护产生相应的不平衡输出，进而将压力信号转换为电信号，单晶硅膜片的内侧为高压腔（与待测管路连通），外侧与外界大气压连通，上述均为现有技术中压力传感器的工作原理，在此不做过多描述，气体压力传感器的灵敏度、量程呈互为制约关系，具体如下：单晶硅膜片的杨氏模量越小，则其越容易产生形变，进而其灵敏度较高（其耐压极限相对就比较低，当系统压力超过其耐压极限时，会导致单晶硅弹性膜破裂，故其量程范围就比较窄），若单晶硅膜片杨氏模量越大，则其越难产生形变，进而其灵敏度较低（其耐压极限相对就比较高，进而其量程范围就比较宽）；在具体使用时，将安装筒2固定安装于待测管路上并且使得安装筒2与待测管路内
部连通，如附图1所示，安装筒2内竖向滑动有缓冲板6（缓冲板6外径小于安装筒2内径且缓冲板6轴向两侧经与之一体设置的杆轴向滑动安装于安装筒2内，杆在图中示出未标号）且缓冲板6上均布设有若干通孔8（如附图8所示），缓冲板6连接有设于安装筒2内的阻尼装置，该阻尼装置可实现当管路中气压因外界扰动而产生突增时，可使得缓冲板6以平稳的速度在安装筒2内上移（避免因气压突增而使得缓冲板6快速上移），在第二环形件4四周等距间隔设有若干与之连通的导管且导管穿过第一环形件3至于外壳内（导管穿出第一环形件3一端与外壳内环境连通），导管内设有与之弹性连接且滑动安装的阀门板9，该传感器在正常使用过程中，阀门板9位于如附图1中局部放大图所示位置（位于气孔10、第二环形件4之间的导管内）且导管内设有用于对阀门板9定位的定位机构；在位于缓冲板6上方的安装筒2空间内设有传动机构且传动机构与定位机构连接，当缓冲板6在安装筒2内上移时，可通过传动机构带动定位机构动作并且解除对阀门板9的定位，本实施例在具体使用时：当管路内压力处于正常范围内时，缓冲板6处于最低端位置并且此时缓冲板6与位于其上方的传动机构间隔一定距离，此时第二环形件4和与之配合的扩散硅芯片5b实现对管路内气体压力的实时检测（第二缓冲件和b扩散硅芯片5、阀门板9所组成的B空间与管路内的空间通过缓冲板6与安装筒2之间的缝隙、以及设于缓冲板6上的若干通孔8实现连通），此时管路内的气压作用于b扩散硅芯片5上并且使其产生一定程度的弹性形变进而通过换算计算出管路内的气体压力（单晶硅膜片受压形变时其电阻率发生变化，进而在电桥中产生电信号，将压力信号转换为电信号）；当管路内气压处于正常范围内并且在允许的范围内产生波动时，管路内的气压波动可通过缓冲板6与安装筒2之间的缝隙、以及设于缓冲板6上的若干通孔8及时作用于扩散硅芯片5上（确保具有较高的灵敏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高鲁棒性气体压力传感器，包括环形壳(1)且环形可底部同轴心连通有安装筒(2)，所述环形壳(1)上端与外界连通，其特征在于，所述环壳内同轴心且间隔设有第一环形件(3)、第二环形件(4)，所述第一环形件(3)、第二环形件(4)上端均安装有扩散硅芯片(5)，所述安装筒(2)内轴向滑动安装有缓冲板(6)且缓冲板(6)上均布设有通孔(8)，所述缓冲板(6)连接有设于安装筒(2)内的阻尼装置；所述第二环形件(4)四周间隔环绕设有若干与之连通的导管且导管另一端向外穿出第一环形件(3)，所述导管内滑动安装有与之弹性连接的阀门板(9)且导管内设有与阀门板(9)对应的定位机构，位于第一环形件(3)、第二环形件(4)之间的导管上设有气孔(10)，位于缓冲板(6)上方的安装筒(2)内设有与缓冲板(6)配合的传动机构且传动机构与定位机构连接；缓冲板(6)、传动机构相配合满足：当缓冲板(6)与传动机构接触时可通过传动机构带动定位机构动作并且传动机构将若干通孔(8)封堵。2.根据权利要求1所述的一种高鲁棒性气体压力传感器，其特征在于，所述阻尼装置包括设于安装筒(2)内轴两侧的阻尼筒(11)且阻尼筒(11)内竖向滑动安装有阻尼活塞(12)，所述阻尼筒(11)上下两端经管道(13)连通且阻尼筒(11)内充有液体介质，所述阻尼活塞(12)伸出阻尼筒(11)一端与缓冲板(6)连接且阻尼活塞(12)与阻尼筒(11)之间弹性连接。3.根据权利要求2所述的一种高鲁棒性气体压力传感器，其特征在于，所述传动机构包括竖向滑动安装于安装筒(2)内且位于缓冲板(6)上方间隔一定距离设置的传动板(14)，所述传动板(14)下端面均布设有若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕灵灵，常瑞，徐燕，张晋华，胡德来，李梓凯，赖文琦，王少星，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：