專利名稱：自動調(diào)零壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于化纖、橡塑等機械設(shè)備或者其他設(shè)備中的高溫或非高溫 過程流體壓力測量與控制的變送器。
背景技術(shù)：
過程監(jiān)視和控制系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制工業(yè)過程的操作，工業(yè)工程中用于制造化 纖、橡膠、塑料等，或者是其他有流體過程的各種產(chǎn)品的生產(chǎn)中，為了在期望的參數(shù)范圍內(nèi) 操作，這些工程是必須得到監(jiān)控的。變送器已經(jīng)成為用于描述連接到過程設(shè)備并用于傳感過程變量的設(shè)備術(shù)語。示例 過程變量包括壓力、溫度、流量和其它。通常，變送器位于遠程位置(即在現(xiàn)場)。并將傳感 的過程變量通過若干過程送回到中央控制室，包括有線和無線通信的多種技術(shù)皆被用于發(fā) 送的過程變量。目前業(yè)界常用的壓力變送器是測量過程的流體壓力，壓力變送器能夠直接測量包 括壓差、絕對壓力和表面壓力等，典型的壓力變送器包括經(jīng)隔離系統(tǒng)連接到過程流體的壓 力傳感器，該隔離系統(tǒng)包括可與過程流體物理接觸的隔離膜；在隔離膜和壓力傳感器之 間延伸的隔離填充流體。該隔離填充流體優(yōu)選的包括諸如油等實質(zhì)上不能壓縮的流體，當(dāng) 過程流體對隔離膜施加壓力時，所施加的壓力經(jīng)填充流體傳遞并到達壓力傳感器，再從壓 力傳感器經(jīng)由壓力變送器以外的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備等對信號做進一步的整合處理，并最終輸出 到中央控制室的電腦或PLC系統(tǒng)中。然而，這種常用的壓力變送器，在產(chǎn)品安裝后必須通過校驗設(shè)備對產(chǎn)品進行校驗， 而校驗時需要耗費大量的人力、時間以及需要昂貴的校驗設(shè)備。因此，一種新的節(jié)省資源 的、方便校驗的壓力變送器的發(fā)明是實在必行的。

實用新型內(nèi)容為解決前述背景技術(shù)中常用的壓力變送器存在的問題，即壓力變送器在安裝后必 須通過校驗設(shè)備對產(chǎn)品進行校驗，而校驗時需要耗費大量的人力、時間以及需要昂貴的校 驗設(shè)備。本實用新型提供了一種自動調(diào)零壓力變送器，包括感壓元件、與感壓元件相連接 的進行信號轉(zhuǎn)換的應(yīng)變計，其特征在于所述應(yīng)變計上端電性連接有一可將所得信號放大 并與遠程監(jiān)控系統(tǒng)相兼容的具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能的自動調(diào)零 (Auto-Zero)放大電路。所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信號的放大過程， 并直接輸出0. 5-4. 5V ；0-5V ；0-10V ；4-20mA放大信號。所述自動調(diào)零壓力變送器設(shè)有感壓頭，與感壓頭及感壓元件相連通的引壓孔。所述感壓元件為感壓彈性元件或感壓膜片，所述感壓元件由高彈性的合金材料構(gòu) 成，所述感壓膜片采用經(jīng)應(yīng)力釋放和硬度提升并經(jīng)過真空熱處理和真空鈦碳化物鍍膜處理的15-5PH的不銹鋼Armoloy涂層膜片。 所述自動調(diào)零壓力變送器還設(shè)有一感壓頭，所述感壓彈性元件是用氬氟焊機焊接 在感壓頭上。所述自動調(diào)零壓力變送器包括處于過程流體中的感壓元件，所述感壓元件為感壓 膜片，位于感壓膜片上端與感壓膜片相連接的毛細(xì)管、位于毛細(xì)管上端的彈性體及位于彈 性體上端與彈性體相連接的應(yīng)變計，所述應(yīng)變計上端電性連接有自動調(diào)零(Auto-Zero)放 大電路。所述毛細(xì)管是直徑為0.3mm的金屬毛細(xì)管。所述毛細(xì)管上端設(shè)有一與毛細(xì)管相連接的感壓頭，所述彈性體用利于信號傳遞的 等離子焊機焊接在感壓頭上的。所述毛細(xì)管上端的感壓頭、彈性體、應(yīng)變計等元件皆容置于一封閉的殼體內(nèi)。本實用新型提供的具有自動調(diào)零(Auto-Zero)功能的智能型高溫熔體壓力變送 器，是將組成全橋的應(yīng)變計粘貼在毛細(xì)管的一端膜片上，測量時，一端膜片受壓通過介質(zhì)傳 遞到另一端粘貼好應(yīng)變計的彈性體上，應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱 為電阻應(yīng)變效應(yīng)。并通過自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路進行放大，再傳輸給PLC上位機控 制顯示或執(zhí)行監(jiān)控。即所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信 號的發(fā)達過程，直接輸出0. 5-4. 5V ；0-5V ；0-10V ；4_20mA放大信號，器件面積小、集成度高 和功耗低等優(yōu)點，具有靈敏度高、線性好、體積小、功耗低、易于集成等優(yōu)點。它能在達到較 高精度和穩(wěn)定性的前提下，使變送器具有較強的實用性，如具備輸出信號的零點與滿度可 自動調(diào)整、輸出信號的反饋穩(wěn)定等特性，可直接與電腦和PLC等上位機進行遠程組態(tài)控制。 所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能，使 用時只需要通過一個按鍵就可以對產(chǎn)品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正，節(jié) 約耗費大量的人力、時間以及需要昂貴的校驗設(shè)備，大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。本實用新型的有益效果是，具有良好的耐高溫性能，長期穩(wěn)定性好，輸出信號的零 點與滿度可自動調(diào)整、輸出信號的反饋穩(wěn)定等特性，抗干擾性好。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步的說明。

圖1為本實用新型自動調(diào)零壓力變送器使用狀態(tài)的示意圖。圖2為本實用新型自動調(diào)零壓力變送器中如圖1所示結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型自動調(diào)零壓力變送器中如圖2所示的感壓彈性元件及應(yīng)變計等 的局部放大圖。圖4為本實用新型自動調(diào)零壓力變送器中如圖2所示的自動調(diào)零(Auto-Zero)放 大電路的電路圖。圖5為本實用新型自動調(diào)零壓力變送器第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型高溫熔體壓力表又一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、自動調(diào)零壓力變送器，101、感壓彈性元件，102、引壓孔，106、應(yīng)變計； 1001、感壓膜片，1002、毛細(xì)管，104、螺紋桿，105、彈性體，107、自動調(diào)零(Au to-Zero)放大 電路。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型提供一種自動調(diào)零(Auto-Zero)壓力變送器1，該壓力變送器1是將組成全橋的應(yīng)變計106粘貼在毛細(xì)管的一端膜片上，測量時，一端膜片受壓通過介 質(zhì)傳遞到另一端粘貼好應(yīng)變計的彈性體105上，應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn) 象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。并繼續(xù)通過自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107進行放大，再傳 輸給PLC上位機控制顯示或執(zhí)行監(jiān)控。即所述自動調(diào)零壓力變送器1包括基座，位于基座內(nèi)的引壓孔102，被測的管道的 壓力正是經(jīng)由引壓孔102傳遞到與引壓孔102相連通的感壓彈性元件101，所述感壓彈性元 件101采用經(jīng)應(yīng)力釋放和硬度提升并經(jīng)過真空熱處理和真空鈦碳化物鍍膜處理的17-4PH 的高彈性的合金材料構(gòu)成，其具有良好的耐高溫性能；即感壓彈性元件101進行鈦碳化物 真空鍍膜處理的，且感壓彈性元件101采所用的17-4PH材料經(jīng)過如下工藝流程處理清 洗一固溶處理一深冷處理一時效處理，熱處理工藝固溶時的冷卻介質(zhì)為水冷、油冷或強制 惰性氣體冷卻，根據(jù)彈性體尺寸的大小，采用對應(yīng)的降溫速率，使固溶冷卻速度達到相應(yīng)要 求，使其彈性特性達到高穩(wěn)定性，可實現(xiàn)低量程和高量程壓力變送器的高精度、高靈敏度和 高穩(wěn)定性；所述壓力變送器1的引壓孔102上端還設(shè)有感壓頭，所述感壓頭是用氬氟焊機 焊接在基座上的并密封，所述感壓彈性元件101也是采用氬氟焊機焊接在感壓頭上，位于 感壓彈性元件101上端并粘貼于其上的耐高溫、高精度的彈性體105、應(yīng)變計106，本實用新 型采用對應(yīng)變計滯后指標(biāo)進行補償，通過專用應(yīng)變計進行滯后補償成為一種特殊的補償技 術(shù)。該技術(shù)實現(xiàn)了不銹鋼壓力變送器的滯后指標(biāo)調(diào)整。使滯后補償可以像蠕變補償那樣， 通過選用不同補償量的應(yīng)變計進行補償，經(jīng)過匹配試驗，可保證產(chǎn)品的線性、滯后、蠕變性 能指標(biāo)控制在士0. 02% F. S.以內(nèi)，并可以達到GB/T 7551-1997國家標(biāo)準(zhǔn)和0IMLR60國際 建議中規(guī)定的C3級要求；與應(yīng)變計106電性連接的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107， 在自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107附近設(shè)置有自動調(diào)零按鍵，可實現(xiàn)通過一個按鍵就 可以對產(chǎn)品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正。所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放 大電路107是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信號的發(fā)達過程，直接輸出0. 5-4. 5V ；0-5V ；0-10V ； 4-20mA放大信號，器件面積小、集成度高和功耗低等優(yōu)點，具有靈敏度高、線性好、體積小、 功耗低、易于集成等優(yōu)點。它能在達到較高精度和穩(wěn)定性的前提下，使所述壓力變送器具有 較強的實用性，如具備輸出信號的零點與滿度可自動調(diào)整、輸出信號的反饋穩(wěn)定等特性，可 直接與電腦和PLC等上位機進行遠程組態(tài)控制。所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107 具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能，使用時只需要通過一個按鍵就可以對產(chǎn) 品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正，節(jié)約耗費大量的人力、時間以及需要昂 貴的校驗設(shè)備，大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。本實用新型的工作過程是，當(dāng)被測的流動的過程流體的壓強，通過引壓孔102傳 遞到與引壓孔102相連通的感壓彈性元件101，感壓彈性元件101，以1 1傳遞貼在感壓 彈性元件101上的彈性體105及其上的應(yīng)變計106，由于應(yīng)變電阻，組成惠斯登電橋。基于 虎克定律在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起形變的外力成正比的原理將壓力通過感壓彈 性元件101上的金屬應(yīng)變計106轉(zhuǎn)換成線形的電信號，即在壓力作用下，感壓彈性元件101 產(chǎn)生微量變形，其上端的應(yīng)變計106感受其形變后，產(chǎn)生電阻效應(yīng)并輸出與作用壓力大小成正比的電信號，再經(jīng)由與應(yīng)變計106電性連接的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107對 該電信號進行放大整合，即電路將應(yīng)變計106轉(zhuǎn)換的電信號放大為標(biāo)準(zhǔn)信號和數(shù)字通訊信 號，直接輸出放大標(biāo)準(zhǔn)信號于電腦或PLC系統(tǒng)進行遠傳過程控制。 所述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和 校驗功能，使用時只需要通過一個按鍵(圖中未詳細(xì)示出)就可以對產(chǎn)品進行輸出信號零 點和滿度進行自動校驗和修正，節(jié)約耗費大量的人力、時間以及需要昂貴的校驗設(shè)備，大大 提高了使用者的生產(chǎn)效率。當(dāng)然，所述自動調(diào)零壓力變送器1的另外的實施方式也可以如圖5-6所示，所述自 動調(diào)零壓力變送器1可以測高溫流體的壓力，其從下向上依次包括與流動的高溫過程流 體相接觸的感壓膜片1001，所述感壓膜片1001采用經(jīng)應(yīng)力釋放和硬度提升并經(jīng)過真空熱 處理和真空鈦碳化物鍍膜處理的15-5PH的不銹鋼Armoloy涂層膜片，其具有良好的耐高溫 性能；連接于感壓膜片1001并位于感壓膜片1001上端的毛細(xì)管1002，所述毛細(xì)管是直徑 為0. 3mm的金屬毛細(xì)管，其具有長期穩(wěn)定性好，不易損壞等優(yōu)點，且所述毛細(xì)管1002外部 被螺紋桿104包裹，即毛細(xì)管1002貫穿于螺紋桿104內(nèi)部；位于毛細(xì)管1002上端與毛細(xì) 管1002相連接的感壓頭；在所述感壓頭上端用利于信號傳遞的等離子焊機焊接在感壓頭 上的彈性體105，所述彈性體105由高彈性的合金材料構(gòu)成；位于彈性體105上端并粘貼于 其上的耐高溫、高精度的應(yīng)變計，所述毛細(xì)管1002上端的感壓頭、彈性體105、應(yīng)變計等元 件皆容置于一封閉的殼體內(nèi)；與應(yīng)變計電性連接的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107，所 述自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信號的發(fā)達過程，直接輸 出0. 5-4. 5V ；0-5V ；0-10V ；4-20mA放大信號，器件面積小、集成度高和功耗低等優(yōu)點，具有 靈敏度高、線性好、體積小、功耗低、易于集成等優(yōu)點。它能在達到較高精度和穩(wěn)定性的前提 下，使所述壓力變送器具有較強的實用性，如具備輸出信號的零點與滿度可自動調(diào)整、輸出 信號的反饋穩(wěn)定等特性，可直接與電腦和PLC等上位機進行遠程組態(tài)控制。所述自動調(diào)零 (Auto-Zero)放大電路107具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能，使用時只需 要通過一個按鍵就可以對產(chǎn)品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正，節(jié)約耗費大 量的人力、時間以及需要昂貴的校驗設(shè)備，大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。本實用新型的工作過程是，當(dāng)被測的流動的高溫過程流體的壓強，通過感壓膜片 1001，以1 1傳遞并通過填充滿傳遞介質(zhì)(通常是油類等實質(zhì)上不能壓縮的流體)的 毛細(xì)管1002，并通過與毛細(xì)管1002相連接的感壓頭傳遞到貼有應(yīng)變計的彈性體105上， 貼在彈性體105上的應(yīng)變計由于應(yīng)變電阻，組成惠斯登電橋，即所述處于高溫過程流體中 的感壓膜片1001，位于感壓膜片1001上端與感壓膜片相連接的毛細(xì)管1002、位于毛細(xì)管 1002上端的彈性體105及位于彈性體上端與彈性體相連接的應(yīng)變計共同組成應(yīng)變電阻隨 機械形變而產(chǎn)生阻值變化的應(yīng)變電橋。基于虎克定律在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起 形變的外力成正比的原理將壓力通過彈性體105上的金屬應(yīng)變計轉(zhuǎn)換成線形的電信號， 即在壓力作用下，感壓膜片1001產(chǎn)生變形，彈性體105上端的應(yīng)變計感受其形變后，產(chǎn)生 電阻效應(yīng)并輸出與作用壓力大小成正比的電信號，再經(jīng)由與應(yīng)變計電性連接的自動調(diào)零 (Auto-Zero)放大電路107及設(shè)置于其附近的一個按鍵(圖中未詳細(xì)示出)，通過該按鍵就 可以對產(chǎn)品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正對該電信號進行放大整合。所述 自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路107是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信號的發(fā)達過程，直接輸出0. 5-4. 5V ；0-5V ；O-IOV ；4-20mA放大信號，器件面積小、集成度高和功耗低等優(yōu)點，具有靈敏度高、線性好、體積小、功耗低、易于集成等優(yōu)點。它能在達到較高精度和穩(wěn)定性的前提 下，使所述壓力變送器具有較強的實用性，如具備輸出信號的零點與滿度可自動調(diào)整、輸出 信號的反饋穩(wěn)定等特性，可直接與電腦和PLC等上位機進行遠程組態(tài)控制。所述自動調(diào)零 (Auto-Zero)放大電路107具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能，使用時只需 要通過一個按鍵就可以對產(chǎn)品進行輸出信號零點和滿度進行自動校驗和修正，節(jié)約耗費大 量的人力、時間以及需要昂貴的校驗設(shè)備，大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求一種自動調(diào)零壓力變送器，包括感壓元件、與感壓元件相連接的進行信號轉(zhuǎn)換的應(yīng)變計，其特征在于所述應(yīng)變計上端電性連接有一可將所得信號放大并與遠程監(jiān)控系統(tǒng)相兼容的具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路及自動調(diào)零按鍵。
2.如權(quán)利要求1所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述自動調(diào)零(Auto-Zero) 放大電路是采用最新CMOS工藝實現(xiàn)信號的放大過程，并直接輸出0. 5-4. 5V ；0-5V ；0-10V ； 4-20mA放大信號。
3.如權(quán)利要求1所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述自動調(diào)零壓力變送器 設(shè)有感壓頭，與感壓頭及感壓元件相連通的引壓孔。
4.如權(quán)利要求1所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述感壓元件為感壓彈性 元件或感壓膜片，所述感壓元件由高彈性的合金材料構(gòu)成，所述感壓膜片采用經(jīng)應(yīng)力釋放 和硬度提升并經(jīng)過真空熱處理和真空鈦碳化物鍍膜處理的15-5PH的不銹鋼Armoloy涂層 膜片。
5.如權(quán)利要求4所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述自動調(diào)零壓力變送器 還設(shè)有一感壓頭，所述感壓彈性元件是用氬氟焊機焊接在感壓頭上。
6.如權(quán)利要求1或4之一所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述自動調(diào)零壓 力變送器包括處于過程流體中的感壓元件，所述感壓元件為感壓膜片，位于感壓膜片上端 與感壓膜片相連接的毛細(xì)管、位于毛細(xì)管上端的彈性體及位于彈性體上端與彈性體相連接 的應(yīng)變計，所述應(yīng)變計上端電性連接有自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。
7 .如權(quán)利要求6所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述毛細(xì)管是直徑為0.3mm 的金屬毛細(xì)管。
8.如權(quán)利要求6所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述毛細(xì)管上端設(shè)有一與 毛細(xì)管相連接的感壓頭，所述彈性體用利于信號傳遞的等離子焊機焊接在感壓頭上的。
9.如權(quán)利要求6所述的自動調(diào)零壓力變送器，其特征在于所述毛細(xì)管上端的感壓頭、 彈性體、應(yīng)變計等元件皆容置于一封閉的殼體內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于測量和監(jiān)控過程流體的自動調(diào)零壓力變送器，包括感壓元件、與感壓元件相連接的進行信號轉(zhuǎn)換的應(yīng)變計，其特征在于所述應(yīng)變計上端電性連接有一可將所得信號放大并與遠程監(jiān)控系統(tǒng)相兼容的具備輸出信號零點和滿度的自動調(diào)節(jié)和校驗功能的自動調(diào)零(Auto-Zero)放大電路。本實用新型的優(yōu)點是具有良好的耐高溫性能，長期穩(wěn)定性好，輸出信號的零點與滿度可自動調(diào)整、輸出信號的反饋穩(wěn)定等特性，抗干擾性好。
文檔編號G01L9/04GK201555683SQ20092021465
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者于瑩, 吳浩 申請人:上海皓鷹測控技術(shù)有限公司