專利名稱：電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器及其工作方法
電渦流空調(diào)M線性傳感器及其工作方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及用于汽車空調(diào)冷媒壓 力測(cè)量的電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器及其工作方法。技術(shù)背景國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)用于汽車空調(diào)壓力測(cè)量的傳感器主要是電阻 式和電容式。這兩款傳感器在技術(shù)、工藝上已基本成熟，但沒有克服自己本身的缺陷電阻式壓力傳感器的彈性元件只能是彈性才莫量較小的鋁合金，只 能從彈性元件的加工精度、膜片的制作工藝和貼片工藝來提高傳感器的測(cè)量 精度，但提升的程度有限；電容式傳感器的體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高， 但是測(cè)量的范圍小，測(cè)量值受到介質(zhì)和電磁場(chǎng)的影響較大，在現(xiàn)場(chǎng)使用亦有 困難，因此都不能滿足實(shí)際使用中對(duì)惡劣的環(huán)境下保證精度、質(zhì)量和可靠性 等性能的要求。電渦流傳感器(eddy electric sensor簡(jiǎn)稱ECS )。它可以才巴位移、振 幅、厚度、尺寸、裂紋等參數(shù)變換成電量來進(jìn)行測(cè)量，并且具有測(cè)量線性范 圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受油污等介質(zhì)的影響，頻響寬，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 電渦流傳感器用的最多的是兩個(gè)方面 一是用于測(cè)試儀器儀表，再就是用于 監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。國(guó)外已用于汽輪機(jī)、空氣壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)軸的徑向振動(dòng)測(cè)量與 軸向位移測(cè)量，并用作連續(xù)監(jiān)控裝置。國(guó)內(nèi)已研制成功了電渦流式位移振幅 測(cè)量?jī)x和電廠汽輪機(jī)監(jiān)視用位移計(jì)、偏心度計(jì)等。目前，生產(chǎn)ECS較多的國(guó)家是美、日、德、英等國(guó)家。西北工業(yè)大學(xué)研 制成功了新型電渦流傳感器，使它既保持了渦流傳感器的優(yōu)點(diǎn)，又在靈敏度、 信噪比、溫度穩(wěn)定性等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過電容傳感器。東南大學(xué)研制成功SE系列電渦流傳感器。該傳感器系列采用多種電子測(cè) 量、計(jì)算和傳輸高新技術(shù)，由探頭、電腦等部門組成，探頭直徑有8、 11、 18多種規(guī)格，適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸振動(dòng)、軸向位移、偏心、脹差、轉(zhuǎn)速、軸心 軌跡、表面不平度，轉(zhuǎn)角、差動(dòng)等物理量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，還可用于磨床精密定位，非導(dǎo)電村料厚度測(cè)量，金屬元件計(jì)數(shù)，它與汽輪發(fā)電機(jī)監(jiān)控儀表配套 使用，可監(jiān)視汽輪發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)和測(cè)量振動(dòng)、溫度、轉(zhuǎn)速等數(shù)十種參數(shù)， 其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。米銥公司開發(fā)生產(chǎn)出的只有縫麻袋針鼻大小的電渦流傳感器，稱得上全 世界之最小，它可以埋在各種發(fā)動(dòng)機(jī)里實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化監(jiān)控，被稱為21世紀(jì) 最有生命力的產(chǎn)品，前景誘人。而米銥系列電渦流位移器，其中有三大特點(diǎn)也是世界之最a. 線性精度0. 2% (其他廠商一般為1% )b. 頻帶高達(dá)100KHZ (其他廠商一般為10、 20KHZ)c. 傳感器之間工作頻率同步(避免傳感器之間相鄰干擾，獨(dú)一無(wú)二) 由于米銥電渦流位移傳感器高精度，決定于它成功的進(jìn)入尺寸檢驗(yàn)領(lǐng)域；高 響應(yīng)頻帶決定它能用于高達(dá)40萬(wàn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量；同步性能決定它能成 功的用于極小軸的軌跡測(cè)量、零件不圓度測(cè)量等等。因此米銥電渦流位移傳 感器稱得上全世界最精密的位移傳感器。美國(guó)TI公司生產(chǎn)的用于汽車空調(diào)壓力傳感器是陶瓷電容式的。意大利已經(jīng)生產(chǎn)出了運(yùn)用于汽車空調(diào)壓力測(cè)量的電渦流傳感器，并應(yīng)用 于其國(guó)家的汽車行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的用于空調(diào)的壓力傳感器主要是電阻式和電容式，生產(chǎn)的 電渦流傳感器主要應(yīng)用振幅、旋轉(zhuǎn)軸的間隙測(cè)量等，但還未應(yīng)用到汽車空調(diào) 冷媒壓力測(cè)量的領(lǐng)域。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的主要是針對(duì)目前汽車空調(diào)冷媒壓力測(cè)量的傳 感器一電阻式和電容式一的缺陷，利用電渦流傳感器的優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)內(nèi)外關(guān) 于電渦流傳感器、汽車空調(diào)壓力傳感器的相關(guān)產(chǎn)品和研究成果，提出一種全 新的測(cè)量方式。并且在彈性元件的材料、制作工藝，電磁電感的磁鐵骨架結(jié) 構(gòu)、線圈的繞指工藝，集成處理電路和產(chǎn)品的最后封裝工藝等方面提出了一 些觀點(diǎn)，使得電渦流傳感器在汽車空調(diào)壓力應(yīng)用理論上得到論證，該產(chǎn)品具 有很好的市場(chǎng)前景。本發(fā)明的技術(shù)方案是電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，包括置于外殼中依次連接的信號(hào)輸出件、信號(hào)檢測(cè)處理電路、電磁電感線圏、彈性元件、裝配封裝外殼、冷媒導(dǎo)入閥，特別是信號(hào)檢測(cè)處理電路上面置有包裹插針的信號(hào)輸出件，采用插針進(jìn)行信號(hào) 的輸入輸出，信號(hào)檢測(cè)處理電路下面采用 一 個(gè)以上焊接頭焊接電磁電感線圈， 使電磁電感線圈和信號(hào)檢測(cè)處理電路之間信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑群徒宇^的阻抗與 整個(gè)信號(hào)檢測(cè)處理電路匹配，信號(hào)檢測(cè)處理電路包含集成電路塊及外圍電路， 外圍電路為電感線圈、電阻和電容，電容包括第一電容、第二電容、第三電 容、第四電容，電感線圈與第一電容串聯(lián)并和集成電路塊的內(nèi)部電路通過其 上的第六管腳電連接構(gòu)成震蕩電路，產(chǎn)生正弦震蕩信號(hào)，使電感線圈震蕩，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。，第二電容置于集成電路塊的第六管腳與電感線圏之間的連接電路上，用于濾出集成電路塊的內(nèi)部電路送出正弦信號(hào)中的雜波，電阻 連接在集成電路塊的第五管腳和第三電容之間的連接電路上，用于調(diào)節(jié)正弦 信號(hào)的幅度以滿足測(cè)量要求，第三電容一端接地，另一端接在電阻和第一電容之間的連接電路上，用于濾除接地干擾，第四電容一端連接電壓為3. 3V 直流電源，另一端接地，用于濾除電源干擾，保證集成電路塊的內(nèi)部電路電 源信號(hào)的純凈度；集成電路塊的功能是接受外部信號(hào)，給電感線圈一個(gè)震蕩激勵(lì)，測(cè)得線圈 的電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為線性度較好的直流電壓信號(hào)輸出，集成電路塊有八 個(gè)管腳，分布于集成電路塊的兩邊，其中第一管腳為電壓信號(hào)輸入管腳，接 電壓為3. 3V的直流電源，為集成電路塊的內(nèi)部電路提供所需電壓信號(hào)，第二 管腳和第三管腳為信號(hào)的輸出管腳0UT，測(cè)量電路測(cè)得的信號(hào)經(jīng)過集成電路 塊的內(nèi)部電路處理轉(zhuǎn)化為電壓由管腳和管腳聯(lián)合輸出，第四管腳為接地GND 管腳，作為集成電路塊的負(fù)極，第五管腳接電阻，第六管腳接第二電容，第 七管腳和第八管腳懸空，第六管腳、第二電容、電感線圈、第一電容、電阻、第五管腳組成恒定頻率的載波調(diào)幅式電渦流傳感部件；電磁電感線圈由半封閉磁環(huán)體和電感線圈構(gòu)成，釆用半封閉磁環(huán)體作為 電感線圈的骨架，在電磁電感線圈的上面置有信號(hào)檢測(cè)處理電路且與下面的 彈性元件采用環(huán)形件機(jī)械連接，保證裝配后兩者相對(duì)位置的固定、同軸度和端面的平行度，電磁電感線圈中的電感線圏與第一電容在集成電路塊的內(nèi)部 正弦激勵(lì)作用下產(chǎn)生震蕩，電感線圏中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。，電感線圈的震蕩 作用彈性元件上的膜片元件的彈性膜片，在彈性膜片中產(chǎn)生電渦流，彈性膜片發(fā)生彈性變形，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。與電渦流反作用電感線圈形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) Ei的差值△ E-E。-E!即是要測(cè)量的電壓變化值；彈性元件包括冷媒導(dǎo)入閥、膜片元件、焊接工藝帶和外接壓力輸入件， 其中膜片元件和外接壓力輸入件通過焊接工藝帶機(jī)械連接為 一體結(jié)構(gòu)，膜片 元件上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產(chǎn)生彈性形變， 一方面在電磁電感線 圈震蕩的作用下產(chǎn)生電渦流，外接壓力輸入件中置有冷媒導(dǎo)入閥，采用中心 對(duì)稱的縫隙引導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，空調(diào)冷媒導(dǎo) 入閥上有一個(gè)以上均布且中心對(duì)稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用， 1導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，并能使冷媒壓力均勻施 加在膜片元件的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈中 電感線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化；外殼是裝配封裝外殼對(duì)電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器進(jìn)行定位封裝，起到 密封和抗干擾保護(hù)作用，在信號(hào)輸出件、信號(hào)檢測(cè)處理電路、電磁電感線圈、 彈性元件相互連接且位置固定后將其機(jī)械封裝為一體，采用六邊形對(duì)裝配封 裝外殼和外接壓力輸入件進(jìn)行定位。作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，電磁電感線圈和彈性元件之間的距離< 0. 5mm,能夠推算出電感線圈的參數(shù)，并以此參數(shù)為依據(jù)繞制電感線圈，電磁 電感線圏L的截面形狀為矩形；外接壓力輸入件中置有空調(diào)冷媒導(dǎo)入閥，空調(diào)冷媒導(dǎo)入閥上有一個(gè)以上 均布縫隙是3 5條，均布縫隙是塑料閥結(jié)構(gòu)件，引導(dǎo)冷媒到達(dá)彈性元件中的 膜片元件的彈性膜片的受力作用面，保證彈性元件在均勻作用力下發(fā)生彈性 形變；信號(hào)^:測(cè)處理電路下面采用兩個(gè)焊端接頭焊接電》茲電感線圏； 彈性元件和外接壓力輸入件的材料均為不銹鋼；一種使用電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器的工作方法，特別是當(dāng)電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器工作時(shí)，電源接通，電源信號(hào)通過信號(hào)輸出件中的電源插 針和信號(hào)檢測(cè)處理電路中的集成電路塊的第一管腳進(jìn)入信號(hào)檢測(cè)處理電路，信號(hào)中雜波由第四電容濾除；集成電路塊中的正弦電路通過集成電路塊的第六管腳與電磁電感線圈中 的電感線圈與第一電容串聯(lián)構(gòu)成震蕩電路，電感線圈在震蕩電路的作用下產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EO,在彈性元件中的膜片元件的彈性膜片上產(chǎn)生電渦流；空調(diào)冷媒進(jìn)入外接壓力輸入件，經(jīng)過冷媒塑料導(dǎo)入閥，到達(dá)彈性元件中 的膜片元件的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調(diào)冷媒壓力P的作用下產(chǎn)生 彈性形變5 ，導(dǎo)致彈性元件中的膜片元件的彈性膜片與電磁電感線圈的端面 之間的距離d發(fā)生變化Ad;彈性膜片中的電渦流反作用于電感線圈，在電感線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量電路測(cè)得電感線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化AE二E。-E15經(jīng)過集成電路塊 中處理電路的處理轉(zhuǎn)化為電壓并由第二管腳和第三管腳聯(lián)合輸出，由信號(hào)輸 出件的輸出插針進(jìn)行對(duì)外輸出。本發(fā)明的有益效果是相對(duì)于現(xiàn)有的產(chǎn)品，本發(fā)明的工作原理是由集成 電路塊中的第五管腳和第六管腳之間提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的晶體振蕩器高頻信 號(hào)，激勵(lì)電感線圈和電容組成并聯(lián)回路，當(dāng)并聯(lián)回路的固有頻率等于振蕩器 的高頻信號(hào)頻率時(shí)，輸出的電壓U最大，并設(shè)為IU，而測(cè)量時(shí)，亦即被測(cè)體相 對(duì)于電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器移動(dòng)時(shí)，由振蕩器產(chǎn)生的頻率為f的電壓加到 并聯(lián)回路兩端并輸出，當(dāng)被測(cè)體與電渦流空調(diào)冷i某線性傳感器之問有相對(duì)位 移時(shí)，電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器對(duì)恒定頻率的阻抗就會(huì)變化，從而使并聯(lián) 回路的等效阻抗Z發(fā)生變化，引起輸出電壓U的變化，這時(shí)載波的頻率仍保持 不變，但幅值發(fā)生了變化，電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器等效阻抗發(fā)生變化，并 聯(lián)回路失諧，輸出電壓隨之變化，設(shè)計(jì)中的本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)采用3MHz的激勵(lì)頻率；集成電路塊的功能是接受外部信號(hào)，給電感線圈 一個(gè)震蕩激勵(lì)，測(cè)得線圈 的電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為線性度較好的直流電壓信號(hào)輸出，其中第六管腳、 第二電容、電感線圏、第一電容、電阻、第五管腳組成恒定頻率的載波調(diào)幅式電渦流傳感部件；電磁電感線圈由半封閉磁環(huán)體和電感線圈構(gòu)成，采用半封閉磁環(huán)體作為 電感線圈的骨架，在電磁電感線圈的上面置有信號(hào)檢測(cè)處理電路且與下面的 彈性元件采用環(huán)形件機(jī)械連接，保證裝配后兩者相對(duì)位置的固定、同軸度和 端面的平行度，電磁電感線圏中的電感線圈與第一電容在集成電路塊的內(nèi)部 正弦激勵(lì)作用下產(chǎn)生震蕩，電感線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。，電感線圈的震蕩 作用彈性元件上的膜片元件的彈性膜片，在彈性膜片中產(chǎn)生電渦流，彈性膜片發(fā)生彈性變形，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。與電渦流反作用電感線圈形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E,的差值△ E-E。-E!即是要測(cè)量的電壓變化值；彈性元件包括冷媒導(dǎo)入閥、膜片元件、焊接工藝帶和外接壓力輸入件， 其中膜片元件和外接壓力輸入件通過焊接工藝帶機(jī)械連接為 一體結(jié)構(gòu)，膜片 元件上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產(chǎn)生彈性形變， 一方面在電磁電感線 圈震蕩的作用下產(chǎn)生電渦流，外接壓力輸入件中置有冷媒導(dǎo)入閥，采用中心 對(duì)稱的縫隙引導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，空調(diào)冷媒導(dǎo) 入閥上有3 5條均布且中心對(duì)稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用， I導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，并能使冷媒壓力均勻施 加在膜片元件的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈中 電感線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化；外殼是裝配封裝外殼對(duì)電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器進(jìn)行定位封裝，起到 密封和抗干擾保護(hù)作用，在信號(hào)輸出件、信號(hào)檢測(cè)處理電路、電磁電感線圏、 彈性元件相互連接且位置固定后將其機(jī)械封裝為一體，采用六邊形對(duì)裝配封 裝外殼和外接壓力輸入件進(jìn)行定位。本發(fā)明不僅能使電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器在汽車空調(diào)壓力測(cè)量上發(fā)揮 作用，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，更重要的是從彈性元件材料、制造工藝、電磁電感 工藝結(jié)構(gòu)、集成電路和整體的連接封裝工藝方面取得進(jìn)展。電渦流空調(diào)冷媒 線性傳感器在汽車空調(diào)壓力測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用，將更大程度的改善汽車空調(diào)的 性能，提高空調(diào)對(duì)壓力反應(yīng)的質(zhì)量，滿足人們對(duì)車內(nèi)環(huán)境舒適度的要求，提 高了人們的生活質(zhì)量。附困說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是彈性元件示意圖。 圖3是冷媒導(dǎo)入閥示意圖。 圖4是電磁電感線圈示意圖。 圖5是信號(hào)檢測(cè)處理電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖。主要包括信號(hào)輸出件1;信號(hào)檢測(cè)處理電路2;電磁電感線圈3;彈性元件4;裝備封裝外殼5;冷媒導(dǎo)入閥6。電渦流傳感器要達(dá)到的期望指標(biāo)為供電電壓 5 V±10%供電電流 7. 0 mA (Max)工作溫度 -5~100°C輸出負(fù)載 (波動(dòng)范圍在±5%以內(nèi))彈性位移 10 ± 5Nm產(chǎn)品的整體長(zhǎng)度 <52 mm信號(hào)檢測(cè)處理電路2包含集成電路塊Ul及其外圍電路，信號(hào)檢測(cè)處理電 路2上面置有包裹插針的信號(hào)輸出件1，信號(hào)檢測(cè)處理電路2下面采用兩個(gè) 焊接頭焊接電磁電感線圈3,使電磁電感線圈3和信號(hào)檢測(cè)處理電路2之間 信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑群徒宇^的阻抗與整個(gè)信號(hào)檢測(cè)處理電路2匹配；電磁電感 線圏3由半封閉》茲環(huán)體IO和電感線圈L構(gòu)成，電;茲電感線圏3與其下面的彈 性元件4采用環(huán)形件機(jī)械連接，保證裝配后兩者相對(duì)位置的固定、同軸度和 端面的平行度；彈性元件4包括冷媒導(dǎo)入閥6、膜片元件7、焊接工藝帶8和外接壓力輸 入件9,外接壓力輸入件9中置有冷纟!某導(dǎo)入閥6;冷纟泉導(dǎo)入閥6上有3 ~ 5條 均布縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用，并能使冷媒壓力均勻施加在膜 片元件7的彈性膜片上，使其形變均勻；裝配封裝外殼5,其作用是對(duì)產(chǎn)品 進(jìn)行定位封裝，在信號(hào)輸出件l、信號(hào)檢測(cè)處理電路2、電磁電感線圈3、彈性元件4連接且位置固定后將其機(jī)械封裝為一體，還起到密封、抗干擾等保 護(hù)作用。當(dāng)電渦流傳感器工作時(shí)，電源接通，電源信號(hào)通過信號(hào)輸出件1中的電源插針和信號(hào)檢測(cè)處理電路2中的集成電路塊U1的第一管腳1進(jìn)入信號(hào)檢測(cè) 處理電路2，信號(hào)中雜波由第四電容C3濾除，集成電路塊Ul內(nèi)部的正弦電 路通過集成電路塊U1的第六管腳6與電磁電感線圏3中的電感線圈L與第一 電容C。串聯(lián)構(gòu)成震蕩電路，電感線圏L在震蕩電路的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E。，并在彈性元件4中的膜片元件7的彈性膜片上產(chǎn)生電渦流，空調(diào)冷媒進(jìn) 入外接壓力輸入件9,經(jīng)過冷媒塑料導(dǎo)入閥6，到達(dá)彈性元件4中的膜片元件 7的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調(diào)冷媒壓力P的作用下產(chǎn)生彈性形變 5,導(dǎo)致彈性元件4中的膜片元件7的彈性膜片與電磁電感線圈3的端面之 間的距離d發(fā)生變化Ad，彈性膜片中的電渦流反作用于電感線圏L,在電感 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ei,測(cè)量電路測(cè)得電感線圈L中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化A E-E。-E"經(jīng)過集成電路塊U1內(nèi)部處理電路的處理轉(zhuǎn)化為電壓并由第二管腳2 和第三管腳3聯(lián)合輸出，由信號(hào)輸出件1的輸出插針進(jìn)行對(duì)外輸出。圖2是彈性元件示意圖，由冷媒導(dǎo)入閥6、膜片元件7、外接壓力入口件 9組成。冷媒導(dǎo)入閥6置于外接壓力入口件9的內(nèi)部。膜片元件7和外接壓 力入口件9的材料均為不銹鋼，采用焊接工藝連接，焊接工藝帶為8。圖3是冷媒導(dǎo)入閥示意圖，冷媒導(dǎo)入閥上有3 5個(gè)均布的縫隙，起到電 阻式或者電容式的小孔作用，引導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件7上的彈性膜片的受力 作用面，并能使冷媒壓力均勻施加在膜片元件7的彈性膜片上，使其形變均 勻。圖4是電磁電感線圈示意圖。將電感線圏L繞制安裝在半封閉磁環(huán)10 上。電渦流環(huán)的幾何尺寸為環(huán)的徑向厚度C- 0.865Rb,環(huán)內(nèi)半r產(chǎn)O. 525Rb， 環(huán)的外半徑r。 =1. 39Rb，其中Rb為傳感器線圈的外徑。本發(fā)明是針對(duì)小量程 壓力檢測(cè)，因此采用外徑小的線圈以提高靈敏度。技術(shù)方案中彈性元件和電 感線圈L之間的初始距離d=0. 2mm,電感線圏L截面形狀為矩形，由此可以 推算出電感線圈L的參數(shù)。以此參數(shù)為依據(jù)在電感線圈L繞制編程。電感線圈L的骨架采用半封閉磁環(huán)的磁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以很好的防止磁泄露、屏蔽外部干擾。將電感線圈L做一些輔助處理安裝在磁鐵骨架上，測(cè)量修正其特性最后形成一個(gè)特殊的電磁電感結(jié)構(gòu)。圖5是信號(hào)檢測(cè)處理電路圖。本發(fā)明采用定頻調(diào)幅電路，由振蕩、檢波、 濾波和放大等電子線路組成。信號(hào)檢測(cè)處理電路2上面置有包裹插針的信號(hào)輸出件1，采用插針進(jìn)行 信號(hào)的輸入輸出，信號(hào)檢測(cè)處理電路2下面采用兩個(gè)焊接頭焊接電感線圈L， 使電感線圈L和信號(hào)檢測(cè)處理電路2之間信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑群徒宇^的阻抗與 整個(gè)信號(hào)檢測(cè)處理電路2匹配，信號(hào)檢測(cè)處理電路2包含集成電路塊Ul及其 外圍電路，外圍電路為電感線圈L、電阻R和電容C，電容C包括第一電容CO、 第二電容C1、第三電容C2、第四電容C3，電感線圈L與第一電容CO串聯(lián)并 和集成電路塊U1的內(nèi)部電路通過其上的第六管腳6連接構(gòu)成震蕩電路，產(chǎn)生 正弦震蕩信號(hào)，使電磁電感線圏L震蕩，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電容C1置于集成 電路塊U1的第六管腳6與電磁電感線圏L之間的連接電路上，用于濾出集成 電路塊U1內(nèi)部電路送出的正弦信號(hào)中的雜波，電阻R連接在集成電路塊Ul 的第五管腳5和第一電容CO之間的連接電路上，用于調(diào)節(jié)正弦信號(hào)的幅度， 以滿足測(cè)量要求，第三電容C2—端接地，另一端接在電阻R和第一電容CO 之間的連接電路上，用于濾除接地干擾，第四電容C3—端連接電壓為3. 3V 直流電源，另一端接地，用于濾除電源干擾，保證集成電路塊U1內(nèi)部電路的 電源信號(hào)的純凈度；集成電路塊U1的功能是接受外部信號(hào)，給電感線圈L一個(gè)震蕩激勵(lì)，測(cè)得 線圈的電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為線性度較好的直流電壓信號(hào)輸出，集成電路塊 Ul有八個(gè)管腳，分布于集成電路塊U1的兩邊，其中第一管腳l為電壓信號(hào)輸入 管腳，接電壓為3. 3V的直流電源，為集成電路塊U1內(nèi)部電路提供所需電壓信 號(hào)，第二管腳2和第三管腳3為信號(hào)的輸出管腳OUT，測(cè)量電路測(cè)得的信號(hào)經(jīng)過為接地GND管腳，作為集成電路塊U1的負(fù)極，第五管腳5接電阻R,第六管腳 接第二電容Cl,第七管腳7和第八管腳8懸空；第六管腳6、第二電容C1、電感線圈L、第一電容CO、電阻R、第五管腳5 組成恒定頻率的載波調(diào)幅式電渦流傳感部件，其工作原理是由第五管腳5和第 六管腳6腳之間提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的高頻信號(hào)(晶體振蕩器)、激勵(lì)傳感器線圏 L和并聯(lián)電容C組成LC并聯(lián)回路，當(dāng)回路的固有頻率等于振蕩器的高頻信號(hào)頻 率時(shí)，輸出的電壓U最大，并設(shè)為U隨，而測(cè)量時(shí)，亦即被測(cè)體相對(duì)于電渦流空 調(diào)冷媒線性傳感器移動(dòng)時(shí)，由振蕩器產(chǎn)生的頻率為f的電壓加到LC并聯(lián)回路兩 端，在LC并聯(lián)回路的兩端輸出，當(dāng)被測(cè)體與電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器之問 有相對(duì)位移時(shí)，電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器對(duì)恒定頻率的阻抗就會(huì)變化，從 而使LC并聯(lián)回路的等效阻抗Z發(fā)生變化，因而引起輸出電壓U的變化，這時(shí)載 波的頻率仍保持不變，但幅值發(fā)生了變化，電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器等效阻 抗發(fā)生變化，回路失諧，輸出電壓隨之變化，設(shè)計(jì)中測(cè)量系統(tǒng)采用3MHz的激勵(lì) 頻率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器及 其工作方法及其元件的材料、設(shè)計(jì)和制作工藝，進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫 離本發(fā)明的
權(quán)利要求
1、一種電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，包括置于外殼中依次連接的信號(hào)輸出件(1)、信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)、電磁電感線圈(3)、彈性元件(4)、裝配封裝外殼(5)、冷媒導(dǎo)入閥(6)，其特征在于所述的信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)上面置有包裹插針的信號(hào)輸出件(1)，采用插針進(jìn)行信號(hào)的輸入輸出，所述的信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)下面采用一個(gè)以上焊接頭焊接電磁電感線圈(3)，使電磁電感線圈(3)和信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)之間信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑群徒宇^的阻抗與整個(gè)信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)匹配，所述的信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)包含集成電路塊(U1)及其外圍電路，所述的外圍電路為電感線圈(L)、電阻(R)和電容(C)，所述的電容(C)包括第一電容(C0)、第二電容(C1)、第三電容(C2)、第四電容(C3)，所述的電感線圈(L)與第一電容(C0)串聯(lián)并和集成電路塊(U1)的內(nèi)部電路通過其上的第六管腳(6)電連接構(gòu)成震蕩電路，產(chǎn)生正弦震蕩信號(hào)，使電感線圈(L)震蕩，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0，所述的第二電容(C1)置于集成電路塊(U1)的第六管腳(6)與電感線圈(L)之間的連接電路上，用于濾出集成電路塊(U1)內(nèi)部電路送出的正弦信號(hào)中的雜波，所述的電阻(R)連接在集成電路塊(U1)的第五管腳(5)和第三電容(C2)之間的連接電路上，用于調(diào)節(jié)正弦信號(hào)的幅度以滿足測(cè)量要求，所述的第三電容(C2)一端接地，另一端接在電阻(R)和第一電容(C0)之間的連接電路上，用于濾除接地干擾，所述的第四電容(C3)一端連接電壓為3.3V直流電源，另一端接地，用于濾除電源干擾，保證集成電路塊(U1)內(nèi)部電路的電源信號(hào)的純凈度；所述的集成電路塊(U1)的功能是接受外部信號(hào)，給電感線圈(L)一個(gè)震蕩激勵(lì)，測(cè)得線圈的電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為線性度較好的直流電壓信號(hào)輸出，所述的集成電路塊(U1)有八個(gè)管腳，分布于集成電路塊(U1)的兩邊，其中第一管腳(1)為電壓信號(hào)輸入管腳，接電壓為3.3V的直流電源，為集成電路塊(U1)內(nèi)部電路提供所需電壓信號(hào)，第二管腳(2)和第三管腳(3)為信號(hào)的輸出管腳OUT，測(cè)量電路測(cè)得的信號(hào)經(jīng)過集成電路塊(U1)內(nèi)部電路處理轉(zhuǎn)化為電壓由管腳(2)和管腳(3)聯(lián)合輸出，第四管腳(4)為接地GND管腳，作為集成電路塊(U1)的負(fù)極，第五管腳(5)接電阻(R)，第六管腳(6)接第二電容(C1)，第七管腳(7)和第八管腳(8)懸空，第六管腳(6)、第二電容(C1)、電感線圈(L)、第一電容(C0)、電阻(R)、第五管腳(5)組成恒定頻率的載波調(diào)幅式電渦流傳感部件；所述的電磁電感線圈(3)由半封閉磁環(huán)體(10)和電感線圈(L)構(gòu)成，采用半封閉磁環(huán)體(10)作為電感線圈(L)的骨架，在所述的電磁電感線圈(3)的上面置有信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)且與下面的彈性元件(4)采用環(huán)形件機(jī)械連接，保證裝配后兩者相對(duì)位置的固定、同軸度和端面的平行度，所述的電磁電感線圈(3)中的電感線圈(L)與第一電容(C0)在集成電路塊(U1)內(nèi)部正弦激勵(lì)的作用下產(chǎn)生震蕩，電感線圈(L)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0，電感線圈(L)的震蕩作用彈性元件(4)上的膜片元件(7)的彈性膜片，在彈性膜片中產(chǎn)生電渦流，彈性膜片發(fā)生彈性變形，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0與電渦流反作用電感線圈(L)形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1的差值ΔE＝E0-E1即是要測(cè)量的電壓變化值；所述的彈性元件(4)包括冷媒導(dǎo)入閥(6)、膜片元件(7)、焊接工藝帶(8)和外接壓力輸入件(9)，其中膜片元件(7)和外接壓力輸入件(9)通過焊接工藝帶(8)機(jī)械連接為一體結(jié)構(gòu)，所述的膜片元件(7)上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產(chǎn)生彈性形變，一方面在電磁電感線圈(L)震蕩的作用下產(chǎn)生電渦流，所述的外接壓力輸入件(9)中置有冷媒導(dǎo)入閥(6)，采用中心對(duì)稱的縫隙引導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件(7)上的彈性膜片的受力作用面，空調(diào)冷媒導(dǎo)入閥(6)上有一個(gè)以上均布且中心對(duì)稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用，引導(dǎo)冷媒到達(dá)膜片元件(7)上的彈性膜片的受力作用面，并能使冷媒壓力均勻施加在膜片元件(7)的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈(3)中電感線圈(L)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化；所述的外殼是裝配封裝外殼(5)對(duì)電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器進(jìn)行定位封裝，起到密封和抗干擾保護(hù)作用，在信號(hào)輸出件(1)、信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)、電磁電感線圈(3)、彈性元件(4)相互連接且位置固定后將其機(jī)械封裝為一體，采用六邊形對(duì)裝配封裝外殼(5)和外接壓力輸入件(9)進(jìn)行定位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，其特征是 所述的電磁電感線圈(3)和彈性元件(4)之間的距離<0. 5mm，能夠推算出 電感線圏(L)的參數(shù)，并以此參數(shù)為依據(jù)繞制電感線圈(L)，所述的電磁電 感線圈(L)的截面形狀為矩形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，其特征是 所述的外接壓力輸入件(9 )中置有空調(diào)冷媒導(dǎo)入閥(6 ),空調(diào)冷媒導(dǎo)入閥(6 ) 上有一個(gè)以上均布縫隙是3 5條，所述的均布縫隙是塑料閥結(jié)構(gòu)件，引導(dǎo)冷 媒到達(dá)彈性元件(4)中的膜片元件(7)的彈性膜片的受力作用面，保證彈 性元件(4)在均勻作用力下發(fā)生彈性形變。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，其特征是 所述的信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)下面采用一個(gè)以上焊接頭焊接電磁電感線圈(3)，其中一個(gè)以上焊接頭焊接是兩個(gè)焊端接頭焊接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器，其特征是 所述的彈性元件(4)和外接壓力輸入件(9)的材料均為不銹鋼。
6、 一種使用權(quán)利要求1所述的電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器的工作方法， 其特征在于當(dāng)電渦流傳感器工作時(shí)，電源接通，電源信號(hào)通過信號(hào)輸出件(1)中的 電源插針和信號(hào)檢測(cè)處理電路(2)中的集成電路塊(Ul)的第一管腳(1) 進(jìn)入信號(hào)檢測(cè)處理電路(2),信號(hào)中雜波由第四電容(C3)濾除；集成電路塊(Ul)中的正弦電路通過集成電路塊(Ul)的第六管腳(6) 與電磁電感線圈(3)中的電感線圈(L)與第一電容(CO)串聯(lián)構(gòu)成震蕩電 路，電感線圈(L)在震蕩電路的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。，在彈性元件(4) 中的膜片元件(7)的彈性膜片上產(chǎn)生電渦流；空調(diào)冷媒進(jìn)入外接壓力輸入件(9)，經(jīng)過冷媒塑料導(dǎo)入閥(6),到達(dá)彈 性元件(4)中的膜片元件(7)的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調(diào)冷媒 壓力P的作用下產(chǎn)生彈性形變5，導(dǎo)致彈性元件(4)中的膜片元件(7)的 彈性膜片與電磁電感線圈(3)的端面之間的距離d發(fā)生變化Ad;彈性膜片中的電渦流反作用于電感線圏(L)，在電感線圏(L)中產(chǎn)生感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E,，測(cè)量電路測(cè)得電感線圈(L)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化AE二E。-E， 經(jīng)過集成電路塊(Ul)內(nèi)部處理電路的處理轉(zhuǎn)化為電壓并由第二管腳(2)和 第三管腳(3)聯(lián)合輸出，由信號(hào)輸出件(1)的輸出插針進(jìn)行對(duì)外輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器及其工作方法，包括信號(hào)檢測(cè)處理電路、電磁電感線圈、彈性元件、連接封裝外殼、冷媒導(dǎo)入閥。信號(hào)檢測(cè)處理電路包括集成電路塊和其外圍電路，其功能是接受外部信號(hào)，給電感線圈一個(gè)震蕩激勵(lì)，測(cè)得電感線圈的電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為線性度較好的直流電壓信號(hào)輸出并用于抵抗外部干擾；電磁電感線圈由電感線圈和其半封閉磁環(huán)體骨架組成；彈性元件中置有冷媒導(dǎo)入閥并采用焊接工藝帶將敏感元件和外接壓力輸入件連接為一體。本發(fā)明使電渦流空調(diào)冷媒線性傳感器在汽車空調(diào)壓力測(cè)量上發(fā)揮作用，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，也在彈性元件材料、制造工藝、電磁電感工藝結(jié)構(gòu)、集成電路和整體的連接封裝工藝方面取得進(jìn)展。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101236117SQ200810020768
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月23日
發(fā)明者孔令成, 達(dá) 徐, 徐林森, 胡曉娟, 鋒 韓, 駱敏舟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院