專利名稱：智能型六氟化硫氣體密度變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬儀器儀表制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能型六氟化硫氣體密度變送器。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)中較高電壓等級變電站所運(yùn)行的高壓電器設(shè)備(如斷路器、互感器、組合電器等)絕大部分采用六氟化硫氣體作為絕緣滅弧介質(zhì)，設(shè)備氣室中的氣體密度直接影響設(shè)備的運(yùn)行安全，因此對運(yùn)行設(shè)備中的氣體密度進(jìn)行監(jiān)測非常重要。目前用于監(jiān)測變電站高壓電器設(shè)備氣室內(nèi)六氟化硫氣體密度的絕大多數(shù)是機(jī)械式密度繼電器(也叫密度控制器)，它可以通過指針在刻度盤上所處位置指示出溫度補(bǔ)償后的壓力，即設(shè)備氣室內(nèi)在 20°C時(shí)的壓力，并通過指針帶動(dòng)接點(diǎn)裝置輸出報(bào)警、閉鎖2 3組開關(guān)量信號。儀表的工作原理是被測六氟化硫氣體壓力通過儀表彈性元件-彈簧管轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的管端線位移，通過熱敏雙金屬溫度補(bǔ)償元件傳遞給齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將位移放大并轉(zhuǎn)換成角位移，帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，從而完成壓力指示。熱敏雙金屬溫度補(bǔ)償元件隨環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，使其能夠在傳遞管端位移時(shí)正好消除環(huán)境溫度引起的設(shè)備氣室壓力變化在儀表彈簧管管端所產(chǎn)生的位移，從而達(dá)到溫度補(bǔ)償作用，使儀表指示的壓力值及接點(diǎn)輸出的報(bào)警、閉鎖壓力值始終為設(shè)備氣室內(nèi)20°C時(shí)的壓力。雖然機(jī)械式密度繼電器能夠通過指針方式指示設(shè)備氣室內(nèi)的氣體密度(即20°C時(shí)的氣體壓力)，并當(dāng)氣體發(fā)生泄漏而導(dǎo)致密度下降時(shí)也能發(fā)出報(bào)警及閉鎖開關(guān)量信號，但這些功能僅僅能夠滿足在現(xiàn)場對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控的需要。目前，國家已經(jīng)開始實(shí)施的智能電網(wǎng)工程要求對變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，這就要求密度儀表具有信號遠(yuǎn)傳和與計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通信等功能，這些都是機(jī)械式密度儀表所無法完成的，因此有必要改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題提供一種智能型六氟化硫氣體密度變送器，部件間的連接采用激光焊接結(jié)構(gòu)，溫度傳感器的前置布位及隔熱設(shè)計(jì)，使其受電路溫升影響較小， 從而保證了變送器具有較高的溫度測量及溫度補(bǔ)償精度，同時(shí)保證了變送器整體密封的穩(wěn)定性及可靠性。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案智能型六氟化硫氣體密度變送器，包括傳感器接頭和外殼，所述傳感器接頭一端與芯體焊接座固定連接為一體，壓力傳感器一端置于傳感器接頭內(nèi)且其另一端與芯體焊接座固定連接，所述芯體焊接座內(nèi)制有空腔且溫度傳感器置于空腔內(nèi)，電路板固定在電路板支座上且電路板上設(shè)有單片機(jī)，所述電路板支座與芯體焊接座固定連接，所述外殼一端與傳感器接頭固定連接，外殼另一端與連接器固定連接，所述電路板與壓力傳感器、溫度傳感器和連接器電連接。進(jìn)一步地，所述溫度傳感器置于空腔內(nèi)且用硅橡膠與周緣封隔。其中，所述單片機(jī)焊接于電路板上，所述電路板用螺釘與電路板支座固定連接。[0007]其中，所述外殼一端通過螺紋與傳感器接頭固定連接，外殼另一端也通過螺紋與連接器固定連接。進(jìn)一步地，所述壓力傳感器為硅壓阻壓力傳感器充油隔離芯體，所述芯體通過激光焊接與芯體焊接座固連為一體。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)1、壓力傳感器采用全焊接式硅壓阻壓力傳感器，密封性能可靠，信號穩(wěn)定性好；2、溫度傳感器的位置布局及特殊隔溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其能夠較真實(shí)地感受被測六氟化硫氣體的溫度，而受內(nèi)部電路溫升影響較??；3、輸出信號抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離長；4、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便；5、溫度補(bǔ)償程序在算法設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了密閉容器內(nèi)六氟化硫氣體的壓力—— 溫度特性和壓力傳感器溫度特性，且溫度補(bǔ)償參考數(shù)據(jù)完全模擬現(xiàn)場使用工況進(jìn)行試驗(yàn)取得，使得變送器具有較高的溫度補(bǔ)償精度。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的原理框圖；圖3為本實(shí)用新型的溫度特性曲線及補(bǔ)償特性曲線示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1描述本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。智能型六氟化硫氣體密度變送器主要由壓力傳感器2、溫度傳感器3、放大及補(bǔ)償電路、v/ 轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)智能補(bǔ)償模塊及固化在其內(nèi)E2PROM內(nèi)的溫度補(bǔ)償程序組成。 壓力傳感器2及溫度傳感器3分別用于檢測六氟化硫高壓電器設(shè)備內(nèi)氣體的壓力和溫度， 并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號送往單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)壓力、溫度信號利用E2PROM內(nèi)的壓力-溫度綜合補(bǔ)償軟件求得該溫度下輸出信號的補(bǔ)償值，放大及補(bǔ)償電路接到單片機(jī)的補(bǔ)償指令及補(bǔ)償數(shù)據(jù)后對壓力傳感器的輸出信號進(jìn)行相應(yīng)的溫度補(bǔ)償，并將補(bǔ)償后的結(jié)果通過V/I電路轉(zhuǎn)換成與20°C條件下氣體壓力值相對應(yīng)的4 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，或者通過 RS485接口電路直接輸出補(bǔ)償后壓力、補(bǔ)償前壓力及溫度，并與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，中心控制室在上位機(jī)上通過網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場總線隨時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場各臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，了解設(shè)備的泄漏情況，以便合理安排設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，從而使變電站無人值守將成為現(xiàn)實(shí)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的核心是單片機(jī)溫度綜合補(bǔ)償軟件的算法設(shè)計(jì)。由于六氟化硫氣體屬于非理想氣體，因此其壓力-溫度特性不符合理想氣體狀態(tài)方程。目前市場上的其它的六氟化硫氣體密度變送器溫度補(bǔ)償軟件的算法設(shè)計(jì)依據(jù)大多采用Beattie-Bridgman公式P = 56. 2(1+B) y T-A γ 2其中A = 74. 9(1-0. 727 X 103Y)B = 2· 51 X 103 γ (1-0. 846 X 103 γ )[0024]由于這是一個(gè)近似公式，式中氣體壓力與溫度呈線性關(guān)系，但是實(shí)際上六氟化硫氣體的壓力-溫度特性存在著不同程度的非線性，因此以此公式作為溫度補(bǔ)償軟件的算法設(shè)計(jì)依據(jù)時(shí)溫度補(bǔ)償精度會(huì)產(chǎn)生一定偏差，另外，溫度補(bǔ)償也無法包括壓力傳感器本身的溫度附加誤差。因此本實(shí)用新型在單片機(jī)溫度綜合補(bǔ)償軟件的算法設(shè)計(jì)時(shí)將六氟化硫氣體壓力-溫度特性和傳感器溫度附加誤差綜合考慮，用專用試驗(yàn)裝置模擬現(xiàn)場實(shí)際使用條件測試每只變送器的輸出信號的壓力-溫度特性，并將各個(gè)變送器在基準(zhǔn)溫度20°C、低溫-20°C和高溫60°C時(shí)的壓力、溫度參數(shù)存儲(chǔ)于各自的單片機(jī)數(shù)據(jù)單元中作為溫度補(bǔ)償依據(jù)，從而達(dá)到了變送器在低溫-20°C和高溫60°C兩個(gè)溫度點(diǎn)的全補(bǔ)償效果。當(dāng)變送器工作在低于基準(zhǔn)溫度20°C的低溫區(qū)時(shí)，變送器輸出壓力信號補(bǔ)償量在算法中用下式計(jì)算
權(quán)利要求1.智能型六氟化硫氣體密度變送器，包括傳感器接頭(1)和外殼(8)，其特征在于所述傳感器接頭(1) 一端與芯體焊接座固定連接為一體，壓力傳感器( 一端置于傳感器接頭(1)內(nèi)且其另一端與芯體焊接座固定連接，所述芯體焊接座內(nèi)制有空腔 (10)且溫度傳感器(3)置于空腔(10)內(nèi)，電路板(7)固定在電路板支座(5)上且電路板 (7)上設(shè)有單片機(jī)，所述電路板支座( 與芯體焊接座(4)固定連接，所述外殼(8) —端與傳感器接頭(1)固定連接，外殼(8)另一端與連接器(9)固定連接，所述電路板(7)與壓力傳感器O)、溫度傳感器C3)和連接器(9)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型六氟化硫氣體密度變送器，其特征在于所述溫度傳感器(3)置于空腔(10)內(nèi)且用硅橡膠(11)與周緣封隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能型六氟化硫氣體密度變送器，其特征在于所述單片機(jī)焊接于電路板(7)上，所述電路板(7)用螺釘(6)與電路板支座(6)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型六氟化硫氣體密度變送器，其特征在于所述外殼(8) 一端通過螺紋與傳感器接頭(1)固定連接，外殼(8)另一端也通過螺紋與連接器(9)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能型六氟化硫氣體密度變送器，其特征在于所述壓力傳感器(2)為硅壓阻壓力傳感器充油隔離芯體，所述芯體通過激光焊接與芯體焊接座固連為一體。
專利摘要提供一種智能型六氟化硫氣體密度變送器，包括傳感器接頭和外殼，所述傳感器接頭一端與芯體焊接座固定連接為一體，壓力傳感器一端置于傳感器接頭內(nèi)且其另一端與芯體焊接座固定連接，所述芯體焊接座內(nèi)制有空腔且溫度傳感器置于空腔內(nèi)，電路板固定在電路板支座上且電路板上設(shè)有單片機(jī)，所述電路板支座與芯體焊接座固定連接，所述外殼一端與傳感器接頭固定連接，外殼另一端與連接器固定連接，所述電路板與壓力傳感器、溫度傳感器和連接器電連接。本實(shí)用新型部件間的連接采用激光焊接結(jié)構(gòu)，溫度傳感器的前置布位及隔熱設(shè)計(jì)，使其受電路溫升影響較小，從而保證了變送器具有較高的溫度測量及溫度補(bǔ)償精度，同時(shí)保證了變送器整體密封的穩(wěn)定性及可靠性。
文檔編號G01N9/26GK202305360SQ20112039017
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者張少平, 范聯(lián)科 申請人:秦川機(jī)床集團(tuán)寶雞儀表有限公司