專利名稱：擴散硅力敏傳感器的量程擴展器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力敏傳感器的配套應(yīng)用裝置，屬于測量壓力、應(yīng)力或壓強等參數(shù)傳感器的配套設(shè)備。
近年來，采用擴散硅力敏元件作為測量各種力的傳感器的敏感元件的產(chǎn)品越來越多了，這是因為擴散硅力敏元件的性能穩(wěn)定牢靠、靈敏度高，用它制成的傳感器信噪比高，線性度好的緣故。用擴散硅力敏元件制成的機電一體化壓力傳感器大有在今后取代傳統(tǒng)的壓力測量儀表的架勢。但是，由于擴散硅力敏元件的加工工藝和結(jié)構(gòu)制造方面的原因，目前已經(jīng)批量定型生產(chǎn)的力敏感器件其量程范圍只在0.01～0.2兆帕(MPa)的中、低壓范圍之間。對于較高或更大量程的壓力測量，尚無法使用這種壓力傳感器進行測試。
本發(fā)明的目的是提供一種擴散硅力敏傳感器的量程擴展器，以便把目前使用較廣的上述中、低壓量程壓力傳感器的測量范圍擴展到可以量測高壓(1～100兆帕MPa)。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的(參見

圖1)在一個園柱形基座1上同軸裝有直徑不同的內(nèi)、外兩個頂端都封閉的波紋管筒體3、4，使內(nèi)外波紋管筒體內(nèi)各自形成封閉的內(nèi)腔3A和外腔4A，其中內(nèi)腔由基座1中間的通孔5與測點相連通，外腔里注滿傳壓介質(zhì)-硅油，并由基座1上的小孔使外腔與裝在基座另一側(cè)螺孔7上的壓力傳感器6相連通，在波紋管筒體的外側(cè)有隔離體-園柱形殼體2與基座1通過螺紋聯(lián)接成一體。
本發(fā)明可以有效地擴展現(xiàn)有中低壓力敏傳感器的量程范圍，只要適當(dāng)選配不同材質(zhì)和不同直徑的波紋管組成本發(fā)明結(jié)構(gòu)的擴展器就可實現(xiàn)之。而波紋管是目前慣用的測壓儀表元件，原料來源廣泛，容易加工，制造成本低，使用壽命長，市場上也可以購置到現(xiàn)成的波紋管元件，更可省卻加工成形的設(shè)計和工藝過程，有利于成本降低。而且，波紋管受力特性比較好，基本上呈線性變化，用它做成的量程擴展器能保持原有擴散硅力敏傳感器輸出線性度好的優(yōu)點，有利于這種新型力敏傳感器的應(yīng)用范圍的拓寬和機電一體化技術(shù)改造進程的加速實現(xiàn)。
下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明和力敏傳感器聯(lián)接位置圖。
圖1中，基座1上同軸裝有直徑不同的內(nèi)、外兩個頂端都封閉的波紋管筒體3、4，形成各自封閉的內(nèi)腔3A和外腔4A，其中內(nèi)腔3A由基座1中間的小孔5與測點管接頭螺紋8、測點相連通，其中充滿傳壓介質(zhì)硅油，外腔4A里也注滿傳壓介質(zhì)硅油，并且由基座1中的小孔使之與裝在基座1另一側(cè)螺孔7上的壓力傳感器6中的硅油相連通。硅油在這里不僅起傳遞壓力的不可壓縮的流體作用，而且還起內(nèi)外腔的隔絕作用。波紋管筒體的外側(cè)是隔離體-園柱形殼體2，它與基座通過螺紋聯(lián)接成一體。
本發(fā)明與壓力傳感器的聯(lián)接方法如圖2所示，圖中10就是本發(fā)明量程擴展器，其下方是通過螺孔7擰入與本發(fā)明連成一體的擴散硅力敏壓力傳感器6。9是壓力測點上的信號輸入管接頭。測點上的傳壓介質(zhì)-硅油-就是經(jīng)由輸入管接頭9被送入本發(fā)明的內(nèi)腔中。
本發(fā)明的工作原理是被測點的壓力經(jīng)由傳壓介質(zhì)傳至本發(fā)明的內(nèi)波紋管筒體3的內(nèi)腔3A，內(nèi)腔介質(zhì)受壓就迫使內(nèi)波紋管伸長，從而使其體積擴大，其體積增大量△V內(nèi)與內(nèi)波紋管的直徑D內(nèi)、材質(zhì)H內(nèi)及測點的壓力P測都呈正比例關(guān)系。由于內(nèi)波紋筒體被包容在外波紋管筒體內(nèi)，所以內(nèi)腔受壓使內(nèi)波紋管筒體的體積增大△V內(nèi)也會通過在外波紋管4與內(nèi)波紋管3之間充滿的傳壓介質(zhì)的傳遞，使得外腔4A的體積也同樣增加△V，也就是使得外波紋管筒體4隨之伸長變高來達到體積增大。其體積增大量△V外也與外波紋管直徑D外、材質(zhì)H外及傳感器的壓力P傳呈正比關(guān)系，而且△V內(nèi)＝△V外，如果內(nèi)、外波紋管都用同一材質(zhì)制造的話，則有P傳＝ (內(nèi)波紋管直徑D內(nèi))/(外波紋管直徑D外) ×P測關(guān)系式存在。因為外波紋管直徑比內(nèi)波紋管直徑大很多，就使得傳感器所量測到的壓力要比實際測點的壓力也按上述比例被縮小了，從而就擴大了傳感器的量程范圍。適當(dāng)選擇不同直徑和不同材質(zhì)的內(nèi)波紋管和外波紋管，就可以確定傳感器量程的擴展倍數(shù)。除了按照上述關(guān)系式進行推算擴展倍數(shù)外，還需在實測中進行若干次基準(zhǔn)測試以修正其擴展倍數(shù)的參數(shù)?？傊?，只要進行適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)配和選擇不同材料的波紋管就可以使用最佳量程范圍的標(biāo)準(zhǔn)擴散硅力敏傳感器來測量高壓范圍的壓力、應(yīng)力或壓強。
權(quán)利要求
1.一種可以擴大擴散硅力敏壓力傳感器量程范圍的量程擴展器，其特征是在一個園柱形基座1上同軸裝有直徑不同的內(nèi)、外兩個頂端都封閉的波紋管筒體3、4，使內(nèi)外波紋管筒體內(nèi)各自形成封閉的內(nèi)腔3A和外腔4A，其中內(nèi)腔充滿傳壓介質(zhì)，并由基座1中間的通孔5與測點相連通，外腔里也注滿傳壓介質(zhì)，并由基座1上的小孔與裝在基座另一側(cè)螺孔7上的壓力傳感器6相連通，在波紋管筒體外側(cè)的園柱形殼體2與基座1通過螺紋聯(lián)接成一體。
2.如權(quán)利要求1所述的量程擴展器，其特征是基座1的側(cè)壁上與測點相連通的螺孔8，由基座1上的通孔5與內(nèi)腔3A相連通。
3.如權(quán)利要求1所述的量程擴展器，其特征是波紋管內(nèi)、外腔中注滿的傳壓介質(zhì)是硅油。
全文摘要
一種擴散硅力敏傳感器的量程擴展器，是用兩個直徑不同的波紋管筒體制成密封腔體，其內(nèi)都充滿傳壓介質(zhì)硅油，使其內(nèi)腔與測點相連通，而外腔則與傳感器中的硅油相通。由于測點的壓力而引起的內(nèi)腔體積增大使得外腔體積也隨之增大，因兩者直徑和材質(zhì)的不同使得傳感器指示的壓力按比例縮小，從而使得其量程擴展。適當(dāng)選配不同材質(zhì)、直徑的波紋管可以用最佳量程范圍的標(biāo)準(zhǔn)擴散硅力敏傳感器作高壓壓力范圍的傳感器使用。
文檔編號G01L19/00GK1063552SQ91100238
公開日1992年8月12日 申請日期1991年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月17日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠