一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器制造技術(shù)

一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，由引壓嘴、敏感元件、外殼、導(dǎo)線、電路板和插座等部件組成。其特征在于外殼和引壓嘴連接固定，插座固定在外殼頂部中間部位，引壓嘴中部固定有敏感元件，電路板連接固定在引壓嘴的頂部，電路板和敏感元件的電橋之間通過導(dǎo)線連接。該絕壓傳感器靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單巧妙，能夠用于低頻（含靜態(tài)）的壓力測量。（*該技術(shù)在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及絕壓傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的用于壓力參數(shù)測量的傳感器有靜壓傳感器和動壓傳感器兩種，靜壓傳感器多采用T型引壓進氣容腔，引壓管會引起容腔效應(yīng)，從而會大大降低傳感器的動態(tài)響應(yīng)特性，適于靜態(tài)壓力的測量。動壓傳感器多采取齊平式封裝設(shè)計，即以敏感元件的平坦膜片一面直接感受介質(zhì)壓力，無引壓進氣道，這種結(jié)構(gòu)的傳感器動態(tài)響應(yīng)好，適用于比較高頻的動壓信號的測量，但不能測量靜壓(0Hz)信號。這兩種結(jié)構(gòu)的傳感器都不適用于低頻(含靜態(tài))壓力的測量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于設(shè)計一種適用于低頻(含靜態(tài))壓力測量的絕壓傳感器。為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案為：一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，包括引壓嘴、敏感元件、外殼、導(dǎo)線、電路板和插座；其中外殼和引壓嘴連接固定，插座固定在外殼頂部中間部位，引壓嘴中部固定有敏感元件，電路板連接固定在引壓嘴的頂部，電路板和敏感元件的電橋之間通過導(dǎo)線連接。進一步，上述一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其中，引壓嘴的引壓結(jié)構(gòu)半徑為12mm，長度為25mm。進一步，上述一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其中，電路板上的電路設(shè)計為供電電源給恒流源電路、-5V零位調(diào)整電路和信號調(diào)理電路供電，恒流源給敏感元件提供1mA的電流，敏感元件輸出的電壓經(jīng)信號調(diào)理電路放大、濾波，并經(jīng)一5V零位調(diào)整后輸出-5V～+5V的電壓信號。進一步，上述一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其中，傳感器選用的敏感元件為MEAS86。進一步，上述一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其中，恒流源電路設(shè)計為+15V的供電電壓給電壓基準(zhǔn)源AD580的1管腳供電，AD580的3管腳與信號地連接，AD580的2管腳輸出2.5V的基準(zhǔn)電壓，AD580的2管腳與1/4OP497運放的3管腳連接，1/4OP497運放的2管腳通過精密電阻R2與信號地連接，1/4OP497運放的2管腳還通過電橋與1/4OP497運放的1管腳連接。進一步，上述一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其中，-5V零位輸出的調(diào)整電路為-15V的供電電源通過一個電阻與電壓基準(zhǔn)源AD581的3管腳連接，3管腳輸出-10V的電壓基準(zhǔn)，AD581的1、2管腳與信號地連接，AD581的3管腳通過R4、R3與信號地連接，取R3和R4間的電位Vr經(jīng)R5接入后續(xù)的信號調(diào)理電路，利用該參考電路Vr實現(xiàn)傳感器零位輸出電壓-5V的調(diào)整。-->本技術(shù)的有益效果在于：(1)能夠用于低頻(0～100Hz，含靜態(tài))0.2MPa絕對壓力的測量；(2)采用了寬口感壓結(jié)構(gòu)，一定程度上避免了容腔效應(yīng)的影響；(3)-5V～5V的電壓輸出范圍寬，靈敏度增大了一倍，一個大氣壓下輸出在0V左右，便于進行功能檢查；(4)恒流源電路設(shè)計思路簡單巧妙，減少元器件數(shù)量的同時充分利用了變換電路運放的冗余。附圖說明圖1為絕壓傳感器的機械結(jié)構(gòu)圖。圖2為絕壓傳感器的電路原理圖。圖3為絕壓傳感器的恒流源電路圖。圖4為絕壓傳感器的-5V零位輸出的調(diào)整電路。圖中，1-引壓嘴，2-敏感元件，3-外殼，4-導(dǎo)線，5-電路板，6-插座。具體實施方式一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由引壓嘴1、敏感元件2、外殼3、導(dǎo)線4、電路板5和插座6等部件組成。引壓嘴1與外殼3連接部位的下部有環(huán)狀凹槽B，外殼3的內(nèi)側(cè)與引壓嘴1上部外側(cè)緊密接觸，通過在B處灌環(huán)氧膠的方法進行連接固定。引壓嘴1的環(huán)狀凹槽B的下部直徑稍大，與之對應(yīng)位置的外殼的下部有一臺階，二者相互配合，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計保證了引壓嘴與外殼下部端面的齊平，引壓嘴1與外殼3的連接結(jié)構(gòu)牢固可靠且具有抗沖擊和振動的能力。插座6通過螺釘連接固定在外殼3頂部中間部位，引壓嘴1和敏感元件2在感壓腔頂部的A處圓周采用電子束焊接的方法連接，電路板5通過4個螺釘固定在引壓嘴1的上端面上，電路板5和敏感元件2的電橋之間通過4根導(dǎo)線連接。電路板5上的電路設(shè)計原理如圖2所示，供電電源給恒流源電路、-5V零位調(diào)整電路和信號調(diào)理電路供電，恒流源給敏感元件MEAS86提供1mA的電流，敏感元件輸出的電壓經(jīng)信號調(diào)理電路放大、濾波，并經(jīng)一5V零位調(diào)整后輸出-5V～+5V的電壓信號。信號調(diào)理電路采用儀用放大器的接法，其主要功能是對敏感元件電橋輸出的信號進行放大濾波處理。恒流源電路的電路如圖3所示，+15V的供電電壓給電壓基準(zhǔn)源AD580的1管腳供電，AD580的3管腳與信號地連接，AD580的2管腳輸出2.5V的基準(zhǔn)電壓，AD580的2管腳與1/4OP497運放的3管腳連接，1/4OP497運放的2管腳通過2.5KΩ的精密電阻R2與信號地連接，1/4OP497運放的2管腳還通過電橋與1/4OP497運放的1管腳連接。1/4OP497運放的2、3管腳的輸入端電壓均為2.5V，通過在運放2管腳接R2，使得產(chǎn)生了1mA的電流，根據(jù)“虛斷”的電路原理，流向傳感器電橋的電流也是1mA。采用的運放為信號調(diào)理電路所用四運放OP497冗余的1/4個運放構(gòu)成。-5V零位輸出的調(diào)整電路如圖4所示，-15V的供電電源通過一個1.2KΩ的電阻R1與電壓基準(zhǔn)源AD581的3管腳連接，3管腳輸出-10V的電壓基準(zhǔn)，AD581的1、2管腳與信號地連接，AD581的3管腳通過R4、R3與信號地連接，取R3和R4間的電位Vr經(jīng)R5接入后續(xù)的信號調(diào)理電路，利用該參考電路Vr實現(xiàn)傳感器零位輸出電壓-5V的調(diào)整。工作時，引壓嘴1將感受到的壓力傳遞給敏感元件2，敏感元件的感壓膜片發(fā)生彈-->性變形，該變形被敏感元件電橋的橋臂電阻感知，從而引起橋臂電阻阻值的變化，當(dāng)電路中的恒流源給敏感元件電橋供電時，電橋橋臂阻值變化引起的差動輸出電壓信號就與壓力的變化成正比。該差動信號量級一般在幾十毫伏，經(jīng)信號調(diào)理電路進行電壓放大并經(jīng)濾波處理后轉(zhuǎn)換為-5V～+5V的電壓輸出。本實施例設(shè)計的感壓結(jié)構(gòu)采用φ12mm的寬口引壓結(jié)構(gòu)，對于進氣孔半徑為R，長為L，并有一容積相當(dāng)于為V的引壓進氣容腔的絕壓傳感器，其引壓結(jié)構(gòu)的自振頻率為：f=CR2ππLV]]>該自振頻率與引壓結(jié)構(gòu)的半徑成正比，與引壓結(jié)構(gòu)的長度成反比，經(jīng)分析計算，設(shè)計引壓結(jié)構(gòu)的半徑為12mm，引壓結(jié)構(gòu)的長度為25mm，根據(jù)《正弦壓力法絕壓傳感器動態(tài)校準(zhǔn)》(YK015-96)實際校驗結(jié)果，其動態(tài)相應(yīng)可達(dá)1KHz，滿足了100Hz的測試要求。以上實施例對本專利技術(shù)的具體實施作了詳細(xì)說明，但是本專利技術(shù)并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本技術(shù)宗旨的前提下作出各種變化。-->本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，包括引壓嘴（１）、敏感元件（２）、外殼（３）、導(dǎo)線（４）、電路板（５）和插座（６），其特征在于外殼（３）和引壓嘴（１）連接固定，插座（６）固定在外殼（３）頂部中間部位，引壓嘴（１）中部固定有敏感元件（２），電路板（５）連接固定在引壓嘴（１）的頂部，電路板（５）和敏感元件（２）的電橋之間通過導(dǎo)線連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，包括引壓嘴(1)、敏感元件(2)、外殼(3)、導(dǎo)線(4)、電路板(5)和插座(6)，其特征在于外殼(3)和引壓嘴(1)連接固定，插座(6)固定在外殼(3)頂部中間部位，引壓嘴(1)中部固定有敏感元件(2)，電路板(5)連接固定在引壓嘴(1)的頂部，電路板(5)和敏感元件(2)的電橋之間通過導(dǎo)線連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其特征在于引壓嘴(1)的引壓結(jié)構(gòu)半徑為12mm，長度為25mm。3.如權(quán)利要求1所述的一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，其特征在于電路板(5)的電路設(shè)計為供電電源給恒流源電路、-5V零位調(diào)整電路和信號調(diào)理電路供電，恒流源給敏感元件提供1mA的電流，敏感元件輸出的電壓經(jīng)信號調(diào)理電路放大、濾波，并經(jīng)一5V零位調(diào)整后輸出-5V～+5V的電壓信號。4.如權(quán)利要求3所述的一種低頻寬電壓輸出范圍的絕壓傳感器，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳玉玲，邰愛民，趙爽，史巖峰，
申請(專利權(quán))人：北京強度環(huán)境研究所，
類型：實用新型
國別省市：11[]