專(zhuān)利名稱(chēng)：具有記憶功能的振動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)新穎、具有記憶功能的振動(dòng)傳感器。
傳感器是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制自動(dòng)化的“感官”，擔(dān)負(fù)著敏感各種各樣物理參量，并向控制中樞反饋狀態(tài)變化的實(shí)測(cè)值，以便實(shí)時(shí)調(diào)整控制指令，使生產(chǎn)過(guò)程始終處于最佳工況的使命?，F(xiàn)代信息社會(huì)里，傳感器作為應(yīng)用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一支不可忽略的方面軍，日益引起越來(lái)越多的科技人員重視和投入，從而使各式各樣、應(yīng)用先進(jìn)科技(如紅外、射線、微波、熱敏、光敏、磁學(xué)，壓電等等)的傳感器接連不斷地研制成功，使傳感器的家族日趨龐大和興盛，傳感器電子學(xué)也已形成新一代電子學(xué)。
本實(shí)用新型的目的是為傳感器家族提供一種結(jié)構(gòu)新穎、具有存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)(俗稱(chēng)記憶)功能的振動(dòng)傳感器。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意如

圖1所示它是由殼體、傳感器和具有放大、A／D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等復(fù)合功能的集成電路芯片組成的，其中殼體1為一個(gè)其內(nèi)縱向排有三個(gè)用小孔相互連通的空腔的圓筒型金屬殼體，前端空腔1A端部裝有保護(hù)外罩2，該腔內(nèi)放有與需要測(cè)量振動(dòng)部位相連通的敏感器件3，中間空腔1B和后部空腔1C中分別用硅膠密封裝有一個(gè)具有復(fù)合功能的集成電路芯片4和一個(gè)多芯通信接口插座5，該集成電路芯片4封存在兩端有插座的小殼體6內(nèi)，并通過(guò)該插座用導(dǎo)線與敏感器件3和通信接口插座5接通。
本實(shí)用新型的三個(gè)空腔可以分別稱(chēng)之為測(cè)量腔1A，器件密封腔1B和通信接口密封腔1C。振動(dòng)敏感器件3就放在測(cè)量腔1A中，測(cè)量腔應(yīng)與需要測(cè)量振動(dòng)的部位相連通。為了保護(hù)振動(dòng)敏感器件免遭碰撞損壞，在測(cè)量腔端部裝有保護(hù)外罩2，使敏感器件與外界相隔開(kāi)。保護(hù)外罩的形狀可以根據(jù)工作條件的不同而選擇為用銅顆粒燒結(jié)而成的濾罩形、用金屬制成柵網(wǎng)狀的隔離罩形或充滿了硅油的毛細(xì)管形。其中的振動(dòng)敏感器件可以根據(jù)測(cè)試振動(dòng)的條件和對(duì)象的不同，選擇相應(yīng)的量程和精度都不同的敏感器件，這些振動(dòng)敏感器件可以采用國(guó)內(nèi)西安石油儀器廠或石油物控儀器廠生產(chǎn)的定型產(chǎn)品－－－－地震檢波器，也可以采用其他各種類(lèi)型的機(jī)械拾振器，但以采用器件化的振動(dòng)敏感元件更為適宜。因?yàn)楹笳唧w積較小，可以把測(cè)量裝置和存貯記憶總體共裝在一個(gè)殼體內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。由于常規(guī)的檢波器或拾振器已有單獨(dú)的自身殼體，且體積較大，為了不使本實(shí)用新型裝置的整體體積過(guò)大，可以反測(cè)量敏感部件和存貯記憶部件拆分開(kāi)，并且電纜連接之。通常這種敏感器件均已成為市場(chǎng)出售的通用器件產(chǎn)品，技術(shù)人員所做的工作只是設(shè)計(jì)選型，以取得最佳性能價(jià)格比的經(jīng)濟(jì)效益。放在器件密封腔1B內(nèi)的具有復(fù)合功能的集成電路芯片4是由美國(guó)ME.公司專(zhuān)為某些特殊用戶研制生產(chǎn)的具有運(yùn)算放大，A／D轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、定期采樣和存儲(chǔ)記憶功能的專(zhuān)用芯片。這種IC芯片現(xiàn)在已經(jīng)投入市場(chǎng)出售，目前可以接受訂單的為MU－10和MU－20兩種型號(hào)，兩者其他功能都相同，區(qū)別在于存儲(chǔ)的容量前者可存儲(chǔ)12位精度的數(shù)據(jù)10兆，后者可存儲(chǔ)同樣精度的數(shù)據(jù)20兆。該芯片出廠時(shí)已被封存在一個(gè)φ16＊100的金屬小殼體6里，該殼體6的兩端有插座；一端是電源和數(shù)據(jù)輸入端，另一端為RS－232串行通信口，用于輸出數(shù)據(jù)。在把裝有集成電路芯片的金屬小殼體6放入器件密封腔體1B，并焊接好其與另外兩腔1A、1C內(nèi)器件的連線后，應(yīng)從其端部的工藝孔中向腔內(nèi)灌注硅橡膠，使之固化后器件腔1B就成為一個(gè)實(shí)心的固態(tài)整體，以便確保該復(fù)合功能芯片能夠在極其惡劣的工作環(huán)境下長(zhǎng)期可靠地工作。例如可以把此振動(dòng)傳感器長(zhǎng)時(shí)期浸泡在水里或含油地層內(nèi)記錄測(cè)試和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。需要指出的是灌膠工藝應(yīng)在真空罩內(nèi)作業(yè)。
通信密封腔1C內(nèi)主要裝有一個(gè)多芯插座5，其園形插座的插針中有一個(gè)用作RS－232C通信接口，它應(yīng)與器件密封腔內(nèi)的金屬小殼體6的數(shù)據(jù)輸出端的RS－232C通信口相連，并籍此與微型計(jì)算機(jī)的串行通信口連通和交換信息。其余插針皆用作供電電源。
本實(shí)用新型的工作方式有兩種一是脫機(jī)單獨(dú)工作，即只要供以電源就可以長(zhǎng)期獨(dú)立采集振動(dòng)數(shù)據(jù)它是用自身的實(shí)時(shí)時(shí)鐘產(chǎn)生的時(shí)序控制定期采樣的周期，并將采集到的數(shù)據(jù)定期存儲(chǔ)到記憶芯片中，期間還自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)放、A／D轉(zhuǎn)換等功能。本實(shí)用新型另一特色是存儲(chǔ)容量大，如每秒鐘采樣一次，容量為10M的存儲(chǔ)芯片就可存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)30年的連結(jié)采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)人們需要此振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，只要把通信密封腔的密封蓋卸掉，就可通過(guò)其RS－232插針與微型計(jì)算機(jī)的串行通信口連通，從而把存儲(chǔ)的全部數(shù)據(jù)移入微機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行處理。這是本實(shí)用新型最主要的工作方式和特色。另一種工種方式是作為系統(tǒng)的采集單元工作，即通過(guò)通信密封腔里的串行通信插針與系統(tǒng)聯(lián)接成為整個(gè)裝置系統(tǒng)中的一個(gè)采集回路，可以實(shí)時(shí)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，也可以把采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在記憶芯片中，定期把成批數(shù)據(jù)發(fā)回系統(tǒng)。
本實(shí)用新型不同于由單片機(jī)或單板機(jī)組成的微機(jī)智能測(cè)振系統(tǒng)。本實(shí)用新型只是一個(gè)簡(jiǎn)單的固態(tài)圓筒形金屬單體，如果不包括機(jī)械附件，它的全部組成件都可容納在一個(gè)空間體積為φ18＊150的殼體內(nèi)，而就這個(gè)小小的殼體就可以存儲(chǔ)多達(dá)10兆或更多個(gè)數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而自成系統(tǒng)，不需要另外CPU驅(qū)動(dòng)就可以獨(dú)立工作，也可以通過(guò)串行口使之成為系統(tǒng)的一路振動(dòng)采集單元。本實(shí)用新型的電子器件部分與外界環(huán)境絕對(duì)隔離，并用硅膠密封，可以在無(wú)人管理的惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期可靠工作，本實(shí)用新型尤其適用于震臺(tái)站中無(wú)人管理的檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，它可以長(zhǎng)時(shí)期地自動(dòng)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地震數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)體中。由于該存儲(chǔ)體存儲(chǔ)容量極大，可以記錄連續(xù)的數(shù)據(jù)流，并且可以存儲(chǔ)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的記錄數(shù)據(jù)，因此，只需要間隔一定時(shí)間，定期將該存儲(chǔ)體回收，并取出數(shù)據(jù)，就可以得到監(jiān)控點(diǎn)的長(zhǎng)期連續(xù)的精確數(shù)據(jù)了。
本實(shí)用新型用于采集地震數(shù)據(jù)時(shí)，其工作特點(diǎn)是這樣的即地震數(shù)據(jù)采集是靠檢測(cè)到的振脈沖輸出來(lái)激發(fā)數(shù)據(jù)采集的，也就是本裝置在接收到一個(gè)達(dá)到一定幅度的振波以后，就開(kāi)始進(jìn)行一組加密采樣，以一定的采樣速度將定一段時(shí)期的地震數(shù)據(jù)記錄并存貯下來(lái)，同時(shí)也將采集時(shí)間記錄下來(lái)。所以，本實(shí)用新型用于無(wú)人觀察的地震臺(tái)站檢測(cè)點(diǎn)，其工作年限可以說(shuō)是相當(dāng)長(zhǎng)的。
權(quán)利要求1.一種具有記憶功能的振動(dòng)傳感器，由殼體、傳感器和具有放大、A/D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等復(fù)合功能的集成電路芯片組成，其特征是殼體為一個(gè)其內(nèi)縱向排有三個(gè)用小孔相互連通的空腔的圓筒型金屬殼體，前端空腔端部裝有保護(hù)外罩，腔內(nèi)放有與需要測(cè)量振動(dòng)部位相連通的振動(dòng)敏感器件，中間和后部空腔中分別用硅膠密封裝有一個(gè)具有復(fù)合功能的集成電路芯片和一個(gè)多芯通信接口插座，該集成電路芯片封存在兩端有插座的小殼體內(nèi)，并通過(guò)該插座用導(dǎo)線與敏感器件和通信插座接通。
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征是所述的保護(hù)外罩的形狀可以是濾罩形、隔離罩形或充滿硅油的毛細(xì)管形。
3.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征是通信接口插座的插針中有一個(gè)用作RS－232C通信接口端，其余插針皆用作電源接線端。
4.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征是所述的復(fù)合功能集成電路芯片為美國(guó)ME.公司生產(chǎn)的型號(hào)為MU－10和MU－20的專(zhuān)用芯片。
專(zhuān)利摘要一種具有記憶功能的振動(dòng)傳感器，其圓筒型金屬殼體內(nèi)分別設(shè)有敏感器，集成電路芯片和通信接口三個(gè)腔體，敏感器腔體裝有保護(hù)外罩，并與被測(cè)部位相通，另兩個(gè)腔體都用硅膠密封，其間裝有具有運(yùn)放、A/D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、時(shí)鐘、定期采樣等復(fù)合功能的高集成度芯片，可存儲(chǔ)多達(dá)10兆的高精度數(shù)據(jù)。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自成系統(tǒng)；可脫機(jī)單獨(dú)工作，也可與微機(jī)相連作其采集單元?？稍跓o(wú)人管理的惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期可靠工作。
文檔編號(hào)G01V1/00GK2112837SQ9220258
公開(kāi)日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1992年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月20日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠