專利名稱：一種差壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力測(cè)量裝置，特別是涉及一種用于壓力差控制 的差壓傳感器。
背景技術(shù)：
在電工、儀器儀表等行業(yè)中，經(jīng)常要求對(duì)容器、設(shè)備的壓力差進(jìn) 行控制，這時(shí)，常常會(huì)使用到差壓傳感器。目前，在制備差壓傳感 器時(shí)，其內(nèi)的彈性敏感元件大都采用波登管、波紋管和膜片。對(duì)于 波登管型和波紋管型差壓傳感器，正負(fù)壓腔為同一彈性元件，壓力 作用在彈性元件的單側(cè)，因此在使用中存在著靜壓不高的問題。而 膜片型差壓傳感器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部需要充油并抽真空，因而使得 成本較高。同時(shí)，這些差壓傳感器只有機(jī)械表頭顯示，不能進(jìn)行電 信號(hào)輸出，無法與自動(dòng)控制系統(tǒng)相連，由此不能有效地控制容器、 設(shè)備的內(nèi)外壓力變化速率及壓力差的大小，大大制約了差壓傳感器 的應(yīng)用。
因此，需要研制開發(fā)出一種既有高靜壓，又有機(jī)械表頭顯示和電 信號(hào)輸出兩種輸出方式的新型的差壓傳感器，以滿足日益發(fā)展的需 要進(jìn)行自動(dòng)控制的壓力測(cè)量儀器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種如下所述的新穎的差 壓傳感器，該差壓傳感器不僅具有機(jī)械表頭的指針顯示，而且具有 電信號(hào)輸出，可以將被測(cè)容器、設(shè)備的壓力差反饋至電控系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 根據(jù)本發(fā)明提供了一種差壓傳感器，包括封裝外殼；第一和第二
4傳感元件及其分別形成的第一和第二腔室，該第一腔室具有與外界
連通的第一壓力口，第二腔室具有與外界連通的第二壓力口；用于 將傳感元件的變形傳輸、放大的變形傳輸和放大組件；用于指示壓 力變化的指針；以及用于使指針復(fù)位的彈簧，其中，第二和第二傳 感元件的末端分別與長連桿的兩端鉸接，該差壓傳感器進(jìn)一步包括 用于感應(yīng)第 一傳感元件或第二傳感元件的變形的形變感應(yīng)裝置，該 形變感應(yīng)裝置與外部電控系統(tǒng)相連接，可向外部電控系統(tǒng)傳輸電信
—，
在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，形變感應(yīng)裝置為如下所述 的壓力應(yīng)變片，即，該壓力應(yīng)變片能夠隨第一傳感元件或第二傳感 元件的形變而產(chǎn)生形狀改變。
在根據(jù)本發(fā)明的另 一種優(yōu)選實(shí)施方式中，壓力應(yīng)變片可以設(shè)置在 如下位置上傳感元件的側(cè)壁上、傳感元件的側(cè)壁上。
在根據(jù)本發(fā)明的另外一種優(yōu)選實(shí)施方式中，壓力應(yīng)變片為從如下 所述的組中選取的元件半導(dǎo)體應(yīng)變片、金屬應(yīng)變片、陶瓷應(yīng)變片。
在根據(jù)本發(fā)明的再一種優(yōu)選實(shí)施方式中，形變感應(yīng)裝置為能夠檢 測(cè)到第 一傳感元件或第二傳感元件的形變并產(chǎn)生電信號(hào)的霍爾元 件。
在根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，霍爾元件可以設(shè)置在如下 所述的位置上第一傳感元件與長連桿之間、第二傳感元件與長連 桿之間、以及第二傳感元件與短連桿之間。
在根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，形變感應(yīng)裝置為安裝在 中心齒輪上的電位器，該電位器的電阻調(diào)節(jié)部件與中心齒輪連接并 可由中心齒輪帶動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使電位器的電阻發(fā)生變化。
在根據(jù)本發(fā)明的另外一種優(yōu)選實(shí)施方式中，兩傳感元件分別為一 根彎成圓弧形且末端逐漸變細(xì)的管子，其截面呈橢圓形，橢圓的短 軸方向與管子彎曲的徑向方向一致。
在根據(jù)本發(fā)明的再一種優(yōu)選實(shí)施方式中，變形傳輸和放大組件包 括長連桿、短連桿、擺桿和齒輪組，該齒^^組固定于第二傳感元件圍成的區(qū)域內(nèi)，與擺桿的一端連接，其中心齒輪位于第二傳感元件
圍成的區(qū)域中央，在該中心齒輪上安裝有指針；短連桿兩端分別與 第二傳感元件和擺桿絞接；彈簧的一端與中心齒輪連接，另一端與 指針相接觸。
本發(fā)明的有益效果在于該發(fā)明通過在 一 個(gè)傳感器內(nèi)設(shè)置兩個(gè)傳
使靜壓得到了提高；同時(shí)，其封裝外殼對(duì)密封度要求不高，使該差 壓傳感器的制備工藝簡單；另外，該差壓表同時(shí)具有機(jī)械表頭顯示 和電信號(hào)輸出兩種輸出方式，可以將被測(cè)容器、設(shè)備的內(nèi)外壓力變 化速率及壓力差的大小反饋至電控系統(tǒng)，有利于進(jìn)行工業(yè)控制。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖標(biāo)記
l第一傳感元件；2第一壓力口； 3第二傳感元件；4第二壓 力口； 5長連桿；6短連桿；7擺桿；8齒輪組；9中心齒輪；10 指針；ll彈簧；12第一腔室；13第二腔室；15封裝外殼；
20壓力感應(yīng)裝置；201壓力應(yīng)變片；202霍爾元件；203電 位器。
具體實(shí)施例方式
下面將根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu) 示意圖。在本實(shí)施方式中，差壓傳感器包括封裝外殼15;第一和第 二傳感元件l、 3及其分別形成的第一和第二腔室12、 13，該第一腔 室12具有與外界連通的第一壓力口 2,該第二腔室13具有與外界連通的第二壓力口4;用于將傳感元件l、 3的變形傳輸、放大的變形 傳輸和放大組件；用于指示壓力變化的指針10;以及用于使指針I(yè)O 復(fù)位的彈簧ll。另外，第一和第二壓力口 2、 4分別用于與被測(cè)容器 的一個(gè)測(cè)試端相連，第一腔室2與第二腔室4之間不相連通，保證 被測(cè)容器兩測(cè)試端的氣體進(jìn)入差壓表后不混合。
如圖1所示，第一傳感元件1和第二傳感元件3分別為一根彎成 圓弧形且末端逐漸變細(xì)的管子，其截面呈橢圓形，橢圓的短軸方向 與管子彎曲的徑向方向一致。在本實(shí)施方式中，在第二傳感元件3 的側(cè)壁上設(shè)置有壓力應(yīng)變片201,但該壓力應(yīng)變片201亦可設(shè)置在第 一傳感元件1的側(cè)壁上。該壓力應(yīng)變片201可以是半導(dǎo)體應(yīng)變片、 金屬應(yīng)變片、陶瓷應(yīng)變片，它與外部電控系統(tǒng)相連接，用于向外部 電控系統(tǒng)傳輸電信號(hào)。
此外，上述差壓傳感器的變形傳輸和放大組件包括長連桿5、短 連桿6、擺桿7和齒^r組8，其中，長連桿5兩端分別與兩傳感元件 1、 3的末端鉸接。當(dāng)兩個(gè)傳感元件1、 3的形變不同時(shí)，長連桿5 的兩端分別受到傳感元件1和傳感元件3的不同的作用力，致使長 連桿5產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。
齒輪組8固定于第二傳感元件3圍成的區(qū)域內(nèi)，與擺桿7的一端 連接，其中心齒輪9位于第二傳感元件3圍成的區(qū)域中央，在該中 心齒輪9上安裝有指針10。短連桿6的兩端分別與傳感元件3的末 端和擺桿7絞接，而擺桿7的另一端與齒輪組8連接。當(dāng)傳感元件1、 3產(chǎn)生的形變不同時(shí)，便會(huì)推動(dòng)長連桿5運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)短連桿6 運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使擺桿7轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪組8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪組8將擺桿7 的微量轉(zhuǎn)動(dòng)放大，并帶動(dòng)安裝在其中心齒輪9上的指針I(yè)O轉(zhuǎn)動(dòng)。另 外，彈簧11的一端與中心齒輪9連接，另一端與指針10相接觸， 用于指針10的自動(dòng)復(fù)位。
在進(jìn)行壓力測(cè)試時(shí)，首先將第一壓力口 2和第二壓力口 4分別與 測(cè)試容器的兩測(cè)試端之一連接。當(dāng)?shù)谝粋鞲性?和第二傳感元件3 內(nèi)的氣壓相同時(shí)，兩傳感元件l、 3的變形一致，長連桿5不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，指針10的位置不變，指示為零。當(dāng)兩腔室12、 13中的壓力不 相同時(shí)，在第一腔室12中的壓力大于第二腔室13中的壓力的情況 下，傳感元件1的變形大于傳感元件3的變形，從而推動(dòng)長連桿5 向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)短連桿6使擺桿7作微量轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪組8 將運(yùn)動(dòng)放大并帶動(dòng)指針10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)?shù)谝磺皇?2中的 壓力小于第二腔室13中的壓力時(shí)，指針10將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)傳感 元件3產(chǎn)生形變時(shí)，設(shè)置在其側(cè)壁上的壓力應(yīng)變片201產(chǎn)生形狀變 化，其電阻率也會(huì)隨之發(fā)生變化，因此可以向外界輸出不同的電信 號(hào)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。當(dāng)測(cè)試停止時(shí)，彈簧ll儲(chǔ)存的機(jī)械能可 使指針10歸零。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本實(shí)施方式中，形變感應(yīng)裝置20為霍爾元件202,其可以位 于第二傳感元件3與短連桿6之間，也可以位于第一傳感元件1與 長連桿5之間，還可以位于第二傳感元件3與長連桿5之間，在本 實(shí)施方式中，將該霍爾元件202設(shè)置于第二傳感元件3與短連桿6 之間。在本實(shí)施方式中，霍爾元件202采用將霍爾器件、磁性材料 和變換電路一體化封裝的方式，其能夠?qū)⑽灰屏哭D(zhuǎn)化為霍爾電勢(shì)輸 出。其信號(hào)輸出端與外部電控系統(tǒng)相連接，可將電信號(hào)傳輸給外部 電控系統(tǒng)。
在進(jìn)行壓力測(cè)試時(shí)，首先將第一壓力口 2和第二壓力口 4分別與 測(cè)試容器的兩測(cè)試端之一連接。當(dāng)?shù)谝粋鞲性?和第二傳感元件3 內(nèi)的氣壓相同時(shí)，兩傳感元件l、 3的變形一致，長連桿5不產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)，指針10的位置不變，指示為零。當(dāng)兩腔室12、 13中的壓力不 相同時(shí)，在第一腔室12中的壓力大于第二腔室13中的壓力的情況 下，傳感元件1的變形大于傳感元件3的變形，從而推動(dòng)長連桿5 向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)短連桿6使擺桿7作微量轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪組8 將運(yùn)動(dòng)放大并帶動(dòng)指針I(yè)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)?shù)谝磺皇?2中的 壓力小于第二腔室13中的壓力時(shí)，指針I(yè)O將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)傳感 元件3產(chǎn)生形變時(shí)，與其相連的霍爾元件202隨之產(chǎn)生位移，其內(nèi)的變換電路將位移量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其信號(hào)輸出端與外部電控系統(tǒng) 相連接，可將電信號(hào)傳輸給外部電控系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 當(dāng)測(cè)試停止時(shí)，彈簧11儲(chǔ)存的機(jī)械能可使指針10歸零。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖，在本實(shí)施方式中，形變感應(yīng)裝置20為安裝在中心齒輪9上的電 位器203,該電位器203的電阻調(diào)節(jié)部件與中心齒輪9連接，可由中 心齒輪9帶動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使電位器203的電阻發(fā)生變化，該 電位器203的輸出端與外部電控系統(tǒng)相連接，可向外部電控系統(tǒng)傳 輸電信號(hào)。
在進(jìn)行壓力測(cè)試時(shí)，首先將第一壓力口 2和第二壓力口 4分別與 測(cè)試容器的兩測(cè)試端之一連接。當(dāng)?shù)谝粋鞲性?和第二傳感元件3 內(nèi)的氣壓相同時(shí)，兩傳感元件l、 3的變形一致，長連桿5不產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)，指針10的位置不變，指示為零。當(dāng)兩腔室12、 13中的壓力不 相同時(shí)，在第一腔室12中的壓力大于第二腔室13中的壓力的情況 下，傳感元件1的變形大于傳感元件3的變形，從而推動(dòng)長連桿5 向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)短連桿6使擺桿7作微量轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪組8 將運(yùn)動(dòng)放大，指針I(yè)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)?shù)谝磺皇?2中的壓力 小于第二腔室13中的壓力時(shí)，指針I(yè)O將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著中心齒 輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)，與其相連的電位器203的電阻調(diào)節(jié)部件在中心齒輪9 的帶動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使電位器203的電阻發(fā)生變化，從而使輸出的 電信號(hào)發(fā)生變化。該電位器203的輸出端與外部電控系統(tǒng)相連接， 可向外部電控系統(tǒng)傳輸電信號(hào)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。當(dāng)測(cè)試停止 時(shí)，彈簧11儲(chǔ)存的機(jī)械能可使指針10歸零。
在本發(fā)明中，傳感元件1和傳感元件3可以采用銅制備而成，但 亦可實(shí)施為具有一定厚度并且在壓力作用下能夠發(fā)生形變的其他材 料，例如不銹鋼、白銅、尼龍、有機(jī)聚合物、碳纖維。
以上所披露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)然不能以此來限定本 發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。可以理解，依據(jù)本發(fā)明所附權(quán)利要求中限定 的實(shí)質(zhì)和范圍所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。
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權(quán)利要求
1. 一種差壓傳感器，包括封裝外殼(15)；第一和第二傳感元件(1、3)及其分別形成的第一和第二腔室(12、13)，所述第一腔室(12)具有與外界連通的第一壓力口(2)，所述第二腔室(13)具有與外界連通的第二壓力口(4)；用于將傳感元件(1、3)的變形傳輸、放大的變形傳輸和放大組件；用于指示壓力變化的指針(10)；以及用于使指針(10)復(fù)位的彈簧(11)，其特征在于，所述第一和第二傳感元件(1、3)的末端分別與長連桿(5)的兩端鉸接，所述差壓傳感器進(jìn)一步包括用于感應(yīng)第一傳感元件(1)或第二傳感元件(3)的變形的形變感應(yīng)裝置(20)，所述形變感應(yīng)裝置(20)與外部電控系統(tǒng)相連接，可向外部電控系統(tǒng)傳輸電信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其特征在于，所述形變感 應(yīng)裝置(20)為如下所述的壓力應(yīng)變片(201),即，所述壓力應(yīng)變 片(201)能夠隨第一傳感元件(1)或第二傳感元件(3)的形變而 產(chǎn)生形狀改變。
3. 如權(quán)利要求2所述的差壓傳感器，其特征在于，所述壓力應(yīng) 變片(201)可以設(shè)置在如下所述的位置上所述傳感元件(1)的 側(cè)壁上、所述傳感元件(3)的側(cè)壁上。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的差壓傳感器，其特征在于，所述壓 力應(yīng)變片(201 )為從如下所述的組中選取的元件半導(dǎo)體應(yīng)變片、 金屬應(yīng)變片、陶瓷應(yīng)變片。
5. 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其特征在于，所述形變感 應(yīng)裝置(20)為能夠檢測(cè)到第一傳感元件(1)或第二傳感元件(3) 的形變并產(chǎn)生電信號(hào)的霍爾元件(202 )。
6. 如權(quán)利要求5所述的差壓傳感器，其特征在于，所述霍爾元 件(202 )可以設(shè)置在如下所述的位置上所述第一傳感元件(1) 與長連桿(5)之間、所述第二傳感元件(3)與長連桿(5)之間、 以及所述第二傳感元件(3)與短連桿(6)之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其特征在于，所述形變感 應(yīng)裝置(20)為安裝在中心齒輪(9)上的電位器(203 )，所述電 位器(203 )的電阻調(diào)節(jié)部件與中心齒輪(9)連接并可由中心齒輪(9)帶動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使電位器(203 )的電阻發(fā)生變化。
8. 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其特征在于，所述兩傳感 元件(l、 3)分別為一根彎成圓弧形且末端逐漸變細(xì)的管子，其截 面呈橢圓形，橢圓的短軸方向與管子彎曲的徑向方向 一 致。
9. 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其特征在于，所述變形傳 輸和放大組件包括長連桿(5 )、短連桿(6 )、擺桿(7 )和齒輪組(8),所述齒輪組(8)固定于第二傳感元件(3)圍成的區(qū)域內(nèi)， 與所述擺桿(7)的一端連接，其中心齒輪(9)位于所述第二傳感 元件(3 )圍成的區(qū)域中央，在所述中心齒輪(9 )上安裝有指針(10); 所述短連桿(6)兩端分別與第二傳感元件(3)和擺桿(7)絞接； 所述彈簧(li)的一端與中心齒輪(9)連接，另一端與指針(10)相接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種差壓傳感器，該差壓傳感器包括封裝外殼；第一和第二傳感元件及其分別圍成的腔室；用于將傳感元件的變形傳輸、放大的長連桿、短連趕、擺桿和齒輪組；用于指示壓力變化的指針；以及用于使指針復(fù)位的彈簧。該差壓傳感器進(jìn)一步包括用于感應(yīng)第一傳感元件或第二傳感元件變形的形變感應(yīng)裝置。本發(fā)明的差壓表同時(shí)具有機(jī)械表頭顯示和電信號(hào)輸出兩種輸出方式，可以將被測(cè)容器、設(shè)備的壓力差反饋至電控系統(tǒng)，有利于進(jìn)行工業(yè)控制，而且不僅提高了靜壓，還使制備工藝更簡單。
文檔編號(hào)G01L13/00GK101458141SQ20091000071
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者丁東勝, 王生彪 申請(qǐng)人:丁東勝