一种检测粮仓储量的压力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种检测粮仓储量的压力传感器，包括：一弹性膜片，一基板，与该弹性膜片间保持间隙的固定在该弹性膜片上，该基板上具有厚膜电极，该厚膜电极为印刷在该基板上的两个环状导通带，该两个环状导通带分别作为内电极和外电极，该弹性膜片分别与该内电极和外电极构成参考电容和工作电容；一电路板，电性连接该内电极和该外电极。本实用新型专利技术能够准确测量粮食类颗粒体内部应力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及粮仓储量自动检测领域，具体是一种用于在线检测粮仓储量的压 力传感器。
技术介绍
中国是一个粮食大国和人口大国，粮食在国民经济中占有显著地位，是关系国计 民生、国家安全和社会稳定的特殊产品。而粮食储藏安全是粮食安全的一个重要部分，长期 以来，国家粮食储藏数量的监测一直是国家粮食主管部门亟待解决的重要问题。目前，关于粮库粮食数量的计量，一种方法是在粮食进出库时利用地磅称取重量。 这种方法相对简单直观，但无法检测在粮食的存储和保管过程中自然损耗引起的重量变 化。还有一种方法是入仓内人工取样测量粮食密度和粮面高度来估算重量，由于密度分布 不均勻无规律，难以实现较高精度的测量。这是目前国家粮食数量统计常用的方法，需要逐 仓测量，然后进行数据汇总、逐级上报，中国储备粮总公司下属3万多个直属库和代属库， 每年的清仓查库不仅花费大量的人力、物力，且时效性太差。此外，由于缺乏有效的监管措 施，各地频繁出现粮库保管人员损公肥私的不法行为，不仅直接损害了国家利益，造成了不 良社会影响，也将对国家在紧急情况下的粮食调拨和应急决策实施产生严重危害。粮食为颗粒体，粒径随品种不同而不同。颗粒体内部应力的分布规律不像液体和 气体具备各向同性，密度分布也不均勻，测量难度较大。目前市场上有土压力盒产品，主要 用于土体内部应力的测量，普遍存在工程测量误差较大的问题，且埋设时要求敏感面覆盖 一定厚度的细沙以保证精度，无法直接用于测量粮食内部应力的测量。目前，国内还没有专 用于粮食内部压力测量的传感器。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种检测粮仓储量的压力传感器，其 能够准确测量粮食类颗粒体内部应力，并满足粮仓环境对测量设备稳定性、较长使用周期 和耐受腐蚀性气体的要求。为达到上述目的，本技术提供的检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，包 括一弹性膜片，一基板，与该弹性膜片保持间隙的固定在该弹性膜片上，该基板上具有厚膜电极， 该厚膜电极为印刷在该基板上的两个环状导通带，该两个环状导通带分别作为内电极和外 电极，该弹性膜片分别与该内电极和外电极构成参考电容和工作电容；一电路板，电性连接该内电极和该外电极。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，还包括一电极防护罩，包围所述 基板并固定在所述弹性膜片上。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述电路板设置在所述电极防护3罩外，并与所述电极防护罩保持电绝缘性的固定安装。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，还包括一外壳，与所述弹性膜片之 间采用密封圈密封，并通过螺钉固定。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述基板的背面印刷有焊盘，一方 面通过金属化过孔与基板正面电极导通，另一方面通过一铜丝，一端焊接在该焊盘上，另一 端焊接在所述电路板的检测点上，实现所述厚膜电极与所述电路板的电性连接。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述弹性膜片与所述基板之间的 间隙通过一极间垫片保持。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述弹性膜片为带有硬中心的周 边固支E形圆膜片，所述基板固定在所述弹性膜片的硬中心上。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述基板采用陶瓷基板。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器呈扁平圆形盒状 结构，该压力传感器整体为相对密封结构。上述检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，所述弹性膜片外侧设置有防止装 配时产生应力传递的凹槽。与现有技术相比，本技术具有以下优点(1)双电容结构，实现温漂自补偿；(2)通过硬件电路成功解决传感器非线性问题；(3)高灵敏度高精度，结构相对简单，可靠性高，适合批量生产；(4)全部采用防腐蚀材料的整体密封结构，抗熏蒸能力强。附图说明图1为本技术的主剖视图；图2为本技术的左视图；图3为本技术的俯视图；图4为陶瓷基板正面厚膜电极印刷示意图；图5为陶瓷基板背面焊盘印刷示意图；图6本技术的电路原理框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例来对本技术作详细的描述，以进一步了解本实用 新型的目的、方案及功效。图1 3分别为本技术的正视剖视图、左视局剖图和俯视图，参考图1 3，本 技术的检测粮仓储量的压力传感器，主要包括弹性膜片1、基板5、厚膜电极4及电路 板13，其中，弹性膜片1是传感器的敏感元件，为带有硬中心的周边固支圆平膜片，即E形圆 膜片。基板5与弹性膜片1间保持间隙的固定在该弹性膜片1的硬中心上，参考图4，该厚 膜电极4为利用厚膜技术印刷在基板5上表面的两个环状导通带，该两个环状导通带分别 作为内电极22和外电极21，该弹性膜片1分别与该内电极22和外电极21构成参考电容 Cr和工作电容Cm。电容间隙由极间垫片3保证。内电极22和外电极21电性连接电路板413。该压力传感器还进一步包括一电极防护罩9，该电极防护罩9包围基板5并固定在 所述弹性膜片上。电路板13设置在电极防护罩9外，并与电极防护罩9 一起通过螺钉11 固定在弹性膜片1上，为保证电路板13与电极防护罩9之间的电绝缘性，在电路板13与电 极防护罩9之间用间隔柱8进行绝缘隔离。该防护罩9的作用一方面保护基板5不易被损 坏，另一方面使厚膜电极4表面始终保持洁净，避免造成电容误差。更进一步的，该压力传感器还包括一外壳6和一底盖7，外壳的侧面由螺钉14与弹 性膜片1固定，外壳6与弹性膜片1的接触面采用氟橡胶0型密封圈10密封，0型密封圈 嵌在弹性膜片1的外侧凹槽26上。底盖7与外壳6采用焊接密封，经加压检漏密封性能。 外壳6底部内侧设有凸台27方便焊接定位。外壳与底盖分离设计而非一体成型，是因为在 不开模具的情况下，采用管材和棒材分别加工可以节省原材料降低成本。弹性膜片1的材质为17-4PH恒弹合金，加工前后分别经过固溶和时效处理，具有 高的硬度、弹性和耐久性。弹性膜片1上表面有对称螺纹孔19，其作用是便于传感器装配。 弹性膜片1外侧有凹槽25，其作用是防止装配时产生应力传递，导致膜片产生不应有的变 形，影响测量精度。为减小粮食类颗粒体本身的体积对于敏感元件造成的误差，弹性膜片1 的外径越大越好，优选实施例中取IOOmm左右。基板5中心有孔24，通过紧定螺钉2将其固定在弹性膜片1的硬中心上。基板5 采用陶瓷材料，参照图4和图5，厚膜电极4为采用厚膜工艺在基板5正面印刷的两个环状 导通带，分别为内电极22和外电极21。厚膜电极厚度很小，约10 25 μ m,使得边界效应 对电容值的影响以及膜的线胀系数对电容稳定性的影响很小。陶瓷基板5背面印刷有焊盘 23，通过金属化过孔20与厚膜电极4相导通。铜丝12 —端焊接在焊盘23上，另一端焊接 在电路板检测点上，实现电极与电路板的电性连接。电极防护罩9的材质为PVC，其作用是保护陶瓷电容，使其保持洁净的工作状态， 容值稳定，不易受干扰。再请参考图2，在外壳6上还设置有电缆接头，包括连接头15、压紧头16和密封件 18。连接头15与外壳6为焊接连接，压紧头16与连接头15为螺纹连接。通信电缆17采 用特制通气电缆，包括信号线和一气管。通信电缆17将信号传输至仓外的上位机，同时使 传感器内部与仓外大气相通，保证了内部气压始终与大气压相等，避免了内部气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测粮仓储量的压力传感器，其特征在于，包括：一弹性膜片，一基板，与该弹性膜片保持间隙的固定在该弹性膜片上，该基板上具有厚膜电极，该厚膜电极为印刷在该基板上的两个环状导通带，该两个环状导通带分别作为内电极和外电极，该弹性膜片分别与该内电极和外电极构成参考电容和工作电容；一电路板，电性连接该内电极和该外电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵巧转，
申请(专利权)人：北京航天金泰星测技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[]