一种压力变送器专利检索-用于测量流动介质的稳定或准稳定压力的仪表的零部件或附件就这些零部件或附件而论不是特殊形式的压力计所专用的专利检索查询-专利查询网

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一种压力变送器
申请号	CN202211106782.8	申请日	2022-09-09	公开(公告)号	CN115585935A	公开(公告)日	2023-01-10
申请人	天水华天传感器有限公司;			发明人	郑乐和; 张政; 王震; 杨熹; 李兴旺; 王瑞龙; 马洋洋;
摘要	本发明公开了一种压力变送器，涉及传感器领域技术领域。解决现有的压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。包括：保护壳，其一端设置进压孔，所述保护壳内设置传感器，且所述传感器与所述进压孔联通，用于将来自进压孔的气体的压力转换为弱电压信号；所述传感器远离所述进压孔的一端和变换电路板电联接，所述变换电路板用于将来自传感器的弱电压信号转换为标准信号，并对所述传感器进行温度补偿；赫斯曼接头，其一端与所述变换电路板电联接，用于提供标准电气接口。
权利要求	1.一种压力变送器，其特征在于，包括：保护壳，其一端设置进压孔，所述保护壳内设置传感器，且所述传感器与所述进压孔联通，用于将来自进压孔的气体的压力转换为弱电压信号；所述传感器远离所述进压孔的一端和变换电路板电联接，所述变换电路板用于将来自传感器的弱电压信号转换为标准信号，并对所述传感器进行温度补偿；赫斯曼接头，其一端与所述变换电路板电联接，用于提供标准电气接口。 2.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述保护壳包括金属接头和金属套筒；所述进压孔位于所述金属接头的一端，另一端与所述金属套筒对接形成所述保护壳；所述金属接头的外侧设置连接螺纹，所述连接螺纹与待设置螺纹孔的孔径相匹配；密封垫片槽用于装配密封垫片，通过所述密封垫片对所述金属接头与待设置管道进行密封。 3.如权利要求2所述的压力变送器，其特征在于，所述保护壳还包括芯片安装定位槽、一体焊接环和变换电路板固定面所述芯片安装定位槽位于所述金属接头内，用于设置传感器；所述变换电路板固定面设置在所述金属套筒内，用于设置变换电路板；所述一体焊接环位于芯片安装定位槽和变换电路板固定面之间，用于将传感器焊接和密封在所述金属接头内。 4.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述传感器为硅压阻压力传感器；所述硅压阻压力传感器用于将被测压力通过惠斯通电桥输出与压力成线性比例的弱电压信号。 5.如权利要求4所述的压力变送器，其特征在于，通过低压大电流封帽焊机封接工艺，将所述硅压阻压力传感器焊接和密封在金属接头内。 6.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述变换电路板包括：信号转化板，定位引脚和温度补偿板；所述信号转换板与所述传感器电联接，用于存储补偿后的温度参数；所述定位引脚的一端与所述温度补充板电联接，另一端与所述信号转换板电联接。 7.如权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，赫斯曼接头包括赫斯曼插座和O型橡胶圈；所述赫斯曼插座与所述变换电路板包括的温度补偿板焊接连接；所述O型橡胶圈设置在赫斯曼插座与赫斯曼外壳的连接处。
说明书全文	一种压力变送器技术领域 [0001] 本发明涉及传感器领域技术领域，更具体的涉及一种压力变送器。背景技术 [0002] 压力变送器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力变送器因被测介质广泛、具有一定的防腐能力、准确度和稳定性较高、体积小、重量轻、安装与调试使用方便、可直接感测被测液位压力等优点得到了广泛应用。 [0003] 目前市场上的压力变送器品种多样，但传感器与金属套筒的连接方式无非为粘接、激光焊接、氩弧焊接与机械密封。粘接的效果密封性较差；激光焊接与氩弧焊接对结构要求较高，传感器必须外漏，工序较复杂；机械密封成本较高而且会导致变送器外形较大；并且目前市场上的压力变送器大多数没有进行温度补偿，传感器受温度变化输出影响较大，在环境恶劣的情况下测试结果不理想等限制。 [0004] 综上所述，现有的压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。发明内容 [0005] 本发明实施例提供一种压力变送器，用以解决现有的压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。 [0006] 本发明实施例提供一种压力变送器，包括： [0007] 保护壳，其一端设置进压孔，所述保护壳内设置传感器，且所述传感器与所述进压孔联通，用于将来自进压孔的气体的压力转换为弱电压信号； [0008] 所述传感器远离所述进压孔的一端和变换电路板电联接，所述变换电路板用于将来自传感器的弱电压信号转换为标准信号，并对所述传感器进行温度补偿； [0009] 赫斯曼接头，其一端与所述变换电路板电联接，用于提供标准电气接口。 [0010] 优选地，所述保护壳包括金属接头和金属套筒； [0011] 所述进压孔位于所述金属接头的一端，另一端与所述金属套筒对接形成所述保护壳； [0012] 所述金属接头的外侧设置连接螺纹，所述连接螺纹与待设置螺纹孔的孔径相匹配； [0013] 密封垫片槽用于装配密封垫片，通过所述密封垫片对所述金属接头与待设置管道进行密封。 [0014] 优选地，所述保护壳还包括芯片安装定位槽、一体焊接环和变换电路板固定面[0015] 所述芯片安装定位槽位于所述金属接头内，用于设置传感器； [0016] 所述变换电路板固定面设置在所述金属套筒内，用于设置变换电路板； [0017] 所述一体焊接环位于芯片安装定位槽和变换电路板固定面之间，用于将传感器焊接和密封在所述金属接头内。 [0018] 优选地，所述传感器为硅压阻压力传感器； [0019] 所述硅压阻压力传感器用于将被测压力通过惠斯通电桥输出与压力成线性比例的弱电压信号。 [0020] 优选地，通过低压大电流封帽焊机封接工艺，将所述硅压阻压力传感器焊接和密封在金属接头内。 [0021] 优选地，所述变换电路板包括：信号转化板，定位引脚和温度补偿板； [0022] 所述信号转换板与所述传感器电联接，用于存储补偿后的温度参数； [0023] 所述定位引脚的一端与所述温度补充板电联接，另一端与所述信号转换板电联接。 [0024] 优选地，赫斯曼接头包括赫斯曼插座和O型橡胶圈； [0025] 所述赫斯曼插座与所述变换电路板包括的温度补偿板焊接连接； [0026] 所述O型橡胶圈设置在赫斯曼插座与赫斯曼外壳的连接处。 [0027] 本发明实施例提供一种压力变送器，包括：保护壳，其一端设置进压孔，所述保护壳内设置传感器，且所述传感器与所述进压孔联通，用于将来自进压孔的气体的压力转换为弱电压信号；所述传感器远离所述进压孔的一端和变换电路板电联接，所述变换电路板用于将来自传感器的弱电压信号转换为标准信号，并对所述传感器进行温度补偿；赫斯曼接头，其一端与所述变换电路板电联接，用于提供标准电气接口。该压力变送器由保护壳、传感器、变换电路板和赫斯曼接头组成，传感器设计为T型结构，利于和保护壳封接；传感器与金属外壳采用封帽焊机封接，变换电路板安装在传感器后部的金属外壳腔体内，其作用除常用的放大、变换外，增加了温度补偿算法，实现传感器的二次温度补偿；后部设计有专用霍斯曼接头，电接触部分和常用霍斯曼接头保持一致，既利于与金属外壳密封连接、美观，又具有行业通用性。解决了现有的压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。附图说明 [0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0029] 图1为本发明实施例提供的一种压力变送器结构示意图； [0030] 图2为本发明实施例提供的金属套筒件剖面结构示意图； [0031] 图3为本发明实施例提供的压力传感器剖面结构示意图； [0032] 图4为本发明实施例提供的变换电路板结构示意图； [0033] 图5为本发明实施例提供的赫斯曼插座构示意图； [0034] 其中，1保护壳，2传感器，3变换电路板，4赫斯曼接头； [0035] 11金属接头，12金属套筒，111进压孔，112连接螺纹，113密封垫片槽，114传感器安装定位槽，115变换电路板固定面，116一体焊接环； [0036] 21金属烧结座，211凹槽，212通气孔，213介质注入孔，22第一引脚，23通气管，24波纹膜片，25膜片焊接件，26陶瓷座，27键合金丝，28压力芯片，29封孔件； [0037] 31信号转换板，32定位引脚，33温度补偿板，311信号板通气孔，331传感器引脚焊接孔； [0038] 41赫斯曼插座，42O型橡胶圈。具体实施方式 [0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0040] 图1为本发明实施例提供的一种压力变送器结构示意图；图2为本发明实施例提供的金属套筒件剖面结构示意图；图3为本发明实施例提供的压力传感器剖面结构示意图；图4为本发明实施例提供的变换电路板结构示意图；图5为本发明实施例提供的赫斯曼插座构示意图；以下结合图1～图5为例，详细介绍本发明实施例提供的压力变送器结。 [0041] 具体地，如图1所示，该压力变送器主要包括保护壳1，传感器2，变换电路板3和赫斯曼接头4。其中，保护壳1的一端设置有进压孔111，在保护壳1内设置上述传感器2，且该传感器2与进压孔111联通，进压孔的一端与大气连接；进一步地，传感器包括的通气孔212也与大气联通。具体地，传感器2用于将来自进压孔111的气体的压力与通气孔212联通的大气的压力进行比较，得到压力差，然后将压力差值转换为弱电压信号；再者，该传感器2远离进压孔111的一端和变换电路板3电联接，当传感器2将进入进压孔111的气体压力转换为弱电压信号之后，在将该弱电压信号发送至变换电路板3，变换电路板3将来接收到的弱电压信号转换为标准信号。 [0042] 在本发明实施例中，变换电路板的作用出来常用的放大、变换之外，还增加了温度补充功能，即变换电路板不仅将接地到的弱电压信号转换为标准信号，其还对传感器进行了温度补偿。 [0043] 进一步地，该实施例中提供地赫斯曼接头4，其一端与变换电路板3电联接，用于向变换电路板3提供标准电气接口。 [0044] 本发明实施例提供的压力变送器，整个小外形压力变送器由保护壳，传感器，变换电路板和赫斯曼接头四部分构成，将传感器与金属套筒通过异型封接，同时在信号补偿电路加入特殊补偿算法，实现压力变送器一体化设计、测量高精度化与简化生产流程，可以解决现有压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。 [0045] 示例地，本发明实施例提供的保护壳1，其由金属接头11和金属套筒12组成，具体地，保护壳1主要用于保护设置在其内部的传感器2和变换电路板3；进一步地，金属接头11处设置有连接螺纹112，其可以根据不同的安装螺纹孔径进行更换设计；在实际应用中，进压孔111起到隔离杂质和导通流体的作用，其可以按照测量流体性质的不同可选用不同的金属材质。 [0046] 如图2所示，芯片安装定位槽位于金属接头11内，芯片安装定位槽用于设置传感器2；变换电路板固定面115设置在金属套筒12内，变换电路板固定面115用于设置变换电路板 3。在实际应用中，通过一体焊接环116将传感器2焊接和密封在金属接头11，由于一体焊接环116将传感器2焊接和密封在金属接头11，因此可知，一体焊接环116设置芯片安装定位槽和变换电路板固定面115之间。 [0047] 进一步地，为了能够对金属接头11和待设置管道进行密封，优选地，在金属接头11和待设置管道之间还设置有密封垫片槽113，即通过设置在密封垫片槽113内的密封垫片，可以对金属接头11和待设置管道之间进行密封。 [0048] 示例地，如图3所示，本发明实施例提供的传感器2，其主要将来自进压孔111的被测压力通过惠斯通电桥输出与压力成线性比例的电压信号。传感器2由金属烧结座21、第一引脚22、通气管23、波纹膜片24、膜片焊接件25、陶瓷座26、键合金丝27、压力芯片28和封孔件29组成。其中，被测压力通过挤压波纹膜片24使压力信号传递至压力芯片28上的惠斯通电桥上，通过压阻效应输出与压力成线性比例的电压信号，将电信号传输给键合金丝27和第一引脚22，变换电路板3与传感器2通过第一引脚22相连，实现电信号的传输。同时传感器2与保护壳1包括的金属接头11，采用低压大电流封帽焊机封接工艺，适合深腔内封接，工艺简单，封接可靠，适合各类压力的测量需求。 [0049] 需要说明的是，本发明实施例提供的传感器，其可以为硅压阻压力传感器，在此，对硅压阻压力传感器的具体结构不做限定。 [0050] 示例地，如图4所示，本发明实施例提供的变换电路板3，其包括信号转换板31，定位引脚32和温度补偿板33。具体地，变换电路板3的作用是为变送器供电、将传感器2输出的弱电压信号通过放大、变换，同时温度补偿后使传感器2受温度变化输出影响较小，可以输出高精度的标准信号。在本发明实施例中，变换电路板3中的MCU存放补偿后的温度参数，同时兼顾集成宽电压直流12V～30V供电，高精度AD转换及反接防护等功能。 [0051] 进一步地，信号转换板31与传感器2电联接，用于存储补偿后的温度参数；定位引脚32的一端与温度补偿板33电联接，另一端与信号转换板31电联接。 [0052] 示例地，如图5所示，赫斯曼接头4由赫斯曼插座41和O型橡胶圈42组成。赫斯曼接头4的作用是提供标准电气接头，和常用霍斯曼接头保持一致具有行业通用性。并且与赫斯曼外壳接口部分进行了特殊设计，即在赫斯曼插座与赫斯曼外壳的连接处设置O型橡胶圈42，通过O型橡胶圈42可以起到密封作用。既保证了防止外部杂质进入变送器内部，保证电气导通，又使产品美观。在本发明实施例中，变换电路板的导线与赫斯曼插座焊接，实现电信号的传递。 [0053] 为了更清楚的介绍本发明实施例提供的压力变送器，以下对本发明实施例提供的压力变送器的制备方法进行简单介绍。 [0054] 第一步，制备传感器2，具体地，如图2所示，先对原材料中的金属烧结座21进行清洗与烘干，将压力芯片28与金属烧结座21进行粘接，然后粘接保护压力芯片28的陶瓷座26，粘接固化后键合金丝27，完成压力芯片28焊盘与第一引脚22的连接；其次将键合好的金属烧结座21、波纹膜片24、膜片焊接件25进行组合，通过模具对准进行焊接；然后对焊接好的金属烧结座21，通过介质注入孔213进行真空注油，将封孔件29 点焊完成注油孔封接；最后清洗传感器2，放入高温烘箱进行储存去应力，然后自然冷却至室温。 [0055] 第二步，将制备好的传感器2装配至图1所示的金属接头11，具体地，装配至金属接头11中的传感器安装定位槽114中，保证两零件表面平齐无杂物，并通过一体封帽机对两者连接处一体焊接环116进行焊接，焊接完成的组件竖直放置，将传感器2的第一引脚22与信号转换板31中的传感器引脚焊接孔331对接，并将温度补偿板33与变换电路板固定面115压平齐，并焊接；将温度补偿板33和信号转换板31通过定位引脚32焊接并涂抹胶保护，最后对变送器进行温补校准。 [0056] 需要说明的是，上述传感器2设计为T型结构，这有利于传感器2在保护壳1腔体内封接；封接面设计在远离压力芯片28及不锈钢隔离膜片的后部，中间部位设计有凹槽211，以减少焊接时产生的应力。 [0057] 第三步，将金属接头11与金属套筒12通过氩弧进行焊接；同时将赫斯曼插座41与信号转换板31的输出线焊接；并将赫斯曼公头与保护壳1通过塑料螺纹套圈装配固定，得到完整的压力变送器。 [0058] 本发明实施例提供的信号转换板，其可以对传感器进行温度补充，其进行如下实验验证： [0059] 具体地，将本发明实施例提供的压力变送器固定在加压夹具中，并连接压力计后放入高低温实验箱，保证高低温实验箱的保温性，将实验箱温度分别设定不同的三个温度值，分别为‑10℃，25℃，60℃，每个温度值稳定2小时及以上，温度稳定后对压力变送器施加三个不同的压力载荷，分别为传感器量程的0％、50％、100％，将压力变送器的输出信号端链接OWI接口至计算机校准软件，并依次采集三个不同温度下的温度AD值与三个压力AD值，获取数据后由计算机补偿软件计算，并将结果系数写入变化电路板上MCU关联寄存器中，软件补偿计算原理如下： [0060] 当工作环境为固定值时，传感器AD输入与AD输出，始终满足公式(1)： [0061] [0062] 当传感器在不同环境温度中工作时，AD输入与AD可以用如公式(2)所示的一维多项式方程表示： [0063] [0064] 式中“AD输出”为不同温度环境下，传感器理想输出的AD值。“AD输入”[0065] 为传感器实际采集的AD值。“β0、β1、β2.....”为各表达式的系数。 [0066] 利用实际采集的大量数据，通过软件求解方程组可以得到各系数值，从而得到不同温度时传感器输出方程。 [0067] 因为通过公式2求解得到的各项系数β也是会随温度的变化而改变，因此系数β与温度t满足以下关系： [0068] β＝A+Bt+Ct2+......+Dtn (公式3) [0069] 各系数也可用一维多项式方程表示： [0070] [0071] 利用式1计算的到系数β与已知温度可以求解公式4中的各项系数。 [0072] 将公式2和公式4的数学模型存放于上位机软件中，公式1的数学模型存放于变换电路板MCU中，通过小外形压力变送器采集大量数据，通过OWI接口与计算机软件连接，补偿软件使用这些数据计算出公式2和公式4的各项系数，写入变换电路板MCU中，小外形压力变送器会得到一个确定的公式(公式1)，通过公式1可简单计算出补偿后的输出AD值。 [0073] 通过上位机补偿软件实现校准补偿，补偿结果相比未补偿的传感器，在补偿温度范围内最大误差由3％～4％缩减至0.5％以内，大大减小了温度对传感器的影响。 [0074] 综上所述，本发明实施例提供一种压力变送器，包括：保护壳，其一端设置进压孔，所述保护壳内设置传感器，且所述传感器与所述进压孔联通，用于将来自进压孔的气体的压力转换为弱电压信号；所述传感器远离所述进压孔的一端和变换电路板电联接，所述变换电路板用于将来自传感器的弱电压信号转换为标准信号，并对所述传感器进行温度补偿；赫斯曼接头，其一端与所述变换电路板电联接，用于提供标准电气接口。该压力变送器由保护壳、传感器、变换电路板和赫斯曼接头组成，传感器设计为T型结构，利于和保护壳封接；传感器与金属外壳采用封帽焊机封接，变换电路板安装在传感器后部的金属外壳腔体内，其作用除常用的放大、变换外，增加了温度补偿算法，实现传感器的二次温度补偿；后部设计有专用霍斯曼接头，电接触部分和常用霍斯曼接头保持一致，既利于与金属外壳密封连接、美观，又具有行业通用性。解决了现有的压力变送器非整体设计，且受温度变化影响较大导致测量结果精确度低的问题。 [0075] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 [0076] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。