電渦流空調冷媒線性傳感器及其工作方法

2023-06-29 06:19:21

專利名稱：電渦流空調冷媒線性傳感器及其工作方法
電渦流空調M線性傳感器及其工作方法所屬領域本發明屬於傳感器應用領域，特別涉及用於汽車空調冷媒壓 力測量的電渦流空調冷媒線性傳感器及其工作方法。技術背景國內目前生產用於汽車空調壓力測量的傳感器主要是電阻 式和電容式。這兩款傳感器在技術、工藝上已基本成熟，但沒有克服自己本身的缺陷電阻式壓力傳感器的彈性元件只能是彈性才莫量較小的鋁合金，只 能從彈性元件的加工精度、膜片的製作工藝和貼片工藝來提高傳感器的測量 精度，但提升的程度有限；電容式傳感器的體積小，結構簡單，靈敏度高， 但是測量的範圍小，測量值受到介質和電磁場的影響較大，在現場使用亦有 困難，因此都不能滿足實際使用中對惡劣的環境下保證精度、質量和可靠性 等性能的要求。電渦流傳感器(eddy electric sensor簡稱ECS )。它可以才巴位移、振 幅、厚度、尺寸、裂紋等參數變換成電量來進行測量，並且具有測量線性範 圍大，結構簡單，不受油汙等介質的影響，頻響寬，抗幹擾能力強等優點。 電渦流傳感器用的最多的是兩個方面 一是用於測試儀器儀表，再就是用於 監測保護系統。國外已用於汽輪機、空氣壓縮機等旋轉軸的徑向振動測量與 軸向位移測量，並用作連續監控裝置。國內已研製成功了電渦流式位移振幅 測量儀和電廠汽輪機監視用位移計、偏心度計等。目前，生產ECS較多的國家是美、日、德、英等國家。西北工業大學研 製成功了新型電渦流傳感器，使它既保持了渦流傳感器的優點，又在靈敏度、 信噪比、溫度穩定性等方面遠遠的超過電容傳感器。東南大學研製成功SE系列電渦流傳感器。該傳感器系列採用多種電子測 量、計算和傳輸高新技術，由探頭、電腦等部門組成，探頭直徑有8、 11、 18多種規格，適用於旋轉機械軸振動、軸向位移、偏心、脹差、轉速、軸心 軌跡、表面不平度，轉角、差動等物理量進行在線監測，還可用於磨床精密定位，非導電村料厚度測量，金屬元件計數，它與汽輪發電機監控儀表配套 使用，可監視汽輪發電機工作狀態和測量振動、溫度、轉速等數十種參數， 其主要技術指標達到國外同類產品水平。米銥公司開發生產出的只有縫麻袋針鼻大小的電渦流傳感器，稱得上全 世界之最小，它可以埋在各種發動機裡實現機器自動化監控，被稱為21世紀 最有生命力的產品，前景誘人。而米銥系列電渦流位移器，其中有三大特點也是世界之最a. 線性精度0. 2% (其他廠商一般為1% )b. 頻帶高達100KHZ (其他廠商一般為10、 20KHZ)c. 傳感器之間工作頻率同步(避免傳感器之間相鄰幹擾，獨一無二) 由於米銥電渦流位移傳感器高精度，決定於它成功的進入尺寸檢驗領域；高 響應頻帶決定它能用於高達40萬轉的壓縮機轉速測量；同步性能決定它能成 功的用於極小軸的軌跡測量、零件不圓度測量等等。因此米銥電渦流位移傳 感器稱得上全世界最精密的位移傳感器。美國TI公司生產的用於汽車空調壓力傳感器是陶瓷電容式的。義大利已經生產出了運用於汽車空調壓力測量的電渦流傳感器，並應用 於其國家的汽車行業。目前國內生產的用於空調的壓力傳感器主要是電阻式和電容式，生產的 電渦流傳感器主要應用振幅、旋轉軸的間隙測量等，但還未應用到汽車空調 冷媒壓力測量的領域。發明內容本發明的目的主要是針對目前汽車空調冷媒壓力測量的傳 感器一電阻式和電容式一的缺陷，利用電渦流傳感器的優勢，借鑑國內外關 於電渦流傳感器、汽車空調壓力傳感器的相關產品和研究成果，提出一種全 新的測量方式。並且在彈性元件的材料、製作工藝，電磁電感的磁鐵骨架結 構、線圈的繞指工藝，集成處理電路和產品的最後封裝工藝等方面提出了一 些觀點，使得電渦流傳感器在汽車空調壓力應用理論上得到論證，該產品具 有很好的市場前景。本發明的技術方案是電渦流空調冷媒線性傳感器，包括置於外殼中依次連接的信號輸出件、信號檢測處理電路、電磁電感線圏、彈性元件、裝配封裝外殼、冷媒導入閥，特別是信號檢測處理電路上面置有包裹插針的信號輸出件，採用插針進行信號 的輸入輸出，信號檢測處理電路下面採用 一 個以上焊接頭焊接電磁電感線圈， 使電磁電感線圈和信號檢測處理電路之間信號傳輸的保真度和接頭的阻抗與 整個信號檢測處理電路匹配，信號檢測處理電路包含集成電路塊及外圍電路， 外圍電路為電感線圈、電阻和電容，電容包括第一電容、第二電容、第三電 容、第四電容，電感線圈與第一電容串聯並和集成電路塊的內部電路通過其 上的第六管腳電連接構成震蕩電路，產生正弦震蕩信號，使電感線圈震蕩，產生感應電動勢E。，第二電容置於集成電路塊的第六管腳與電感線圏之間的連接電路上，用於濾出集成電路塊的內部電路送出正弦信號中的雜波，電阻 連接在集成電路塊的第五管腳和第三電容之間的連接電路上，用於調節正弦 信號的幅度以滿足測量要求，第三電容一端接地，另一端接在電阻和第一電容之間的連接電路上，用於濾除接地幹擾，第四電容一端連接電壓為3. 3V 直流電源，另一端接地，用於濾除電源幹擾，保證集成電路塊的內部電路電 源信號的純淨度；集成電路塊的功能是接受外部信號，給電感線圈一個震蕩激勵，測得線圈 的電壓信號並將其轉化為線性度較好的直流電壓信號輸出，集成電路塊有八 個管腳，分布於集成電路塊的兩邊，其中第一管腳為電壓信號輸入管腳，接 電壓為3. 3V的直流電源，為集成電路塊的內部電路提供所需電壓信號，第二 管腳和第三管腳為信號的輸出管腳0UT，測量電路測得的信號經過集成電路 塊的內部電路處理轉化為電壓由管腳和管腳聯合輸出，第四管腳為接地GND 管腳，作為集成電路塊的負極，第五管腳接電阻，第六管腳接第二電容，第 七管腳和第八管腳懸空，第六管腳、第二電容、電感線圈、第一電容、電阻、第五管腳組成恆定頻率的載波調幅式電渦流傳感部件；電磁電感線圈由半封閉磁環體和電感線圈構成，釆用半封閉磁環體作為 電感線圈的骨架，在電磁電感線圈的上面置有信號檢測處理電路且與下面的 彈性元件採用環形件機械連接，保證裝配後兩者相對位置的固定、同軸度和端面的平行度，電磁電感線圈中的電感線圏與第一電容在集成電路塊的內部 正弦激勵作用下產生震蕩，電感線圏中產生感應電動勢E。，電感線圈的震蕩 作用彈性元件上的膜片元件的彈性膜片，在彈性膜片中產生電渦流，彈性膜片發生彈性變形，感應電動勢E。與電渦流反作用電感線圈形成的感應電動勢 Ei的差值△ E-E。-E!即是要測量的電壓變化值；彈性元件包括冷媒導入閥、膜片元件、焊接工藝帶和外接壓力輸入件， 其中膜片元件和外接壓力輸入件通過焊接工藝帶機械連接為 一體結構，膜片 元件上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產生彈性形變， 一方面在電磁電感線 圈震蕩的作用下產生電渦流，外接壓力輸入件中置有冷媒導入閥，採用中心 對稱的縫隙引導冷媒到達膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，空調冷媒導 入閥上有一個以上均布且中心對稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用， 1導冷媒到達膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，並能使冷媒壓力均勻施 加在膜片元件的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈中 電感線圈的感應電動勢的變化；外殼是裝配封裝外殼對電渦流空調冷媒線性傳感器進行定位封裝，起到 密封和抗幹擾保護作用，在信號輸出件、信號檢測處理電路、電磁電感線圈、 彈性元件相互連接且位置固定後將其機械封裝為一體，採用六邊形對裝配封 裝外殼和外接壓力輸入件進行定位。作為對現有技術的進一步改進，電磁電感線圈和彈性元件之間的距離< 0. 5mm,能夠推算出電感線圈的參數，並以此參數為依據繞制電感線圈，電磁 電感線圏L的截面形狀為矩形；外接壓力輸入件中置有空調冷媒導入閥，空調冷媒導入閥上有一個以上 均布縫隙是3 5條，均布縫隙是塑料閥結構件，引導冷媒到達彈性元件中的 膜片元件的彈性膜片的受力作用面，保證彈性元件在均勻作用力下發生彈性 形變；信號^:測處理電路下面採用兩個焊端接頭焊接電》茲電感線圏； 彈性元件和外接壓力輸入件的材料均為不鏽鋼；一種使用電渦流空調冷媒線性傳感器的工作方法，特別是當電渦流空調冷媒線性傳感器工作時，電源接通，電源信號通過信號輸出件中的電源插 針和信號檢測處理電路中的集成電路塊的第一管腳進入信號檢測處理電路，信號中雜波由第四電容濾除；集成電路塊中的正弦電路通過集成電路塊的第六管腳與電磁電感線圈中 的電感線圈與第一電容串聯構成震蕩電路，電感線圈在震蕩電路的作用下產 生感應電動勢EO,在彈性元件中的膜片元件的彈性膜片上產生電渦流；空調冷媒進入外接壓力輸入件，經過冷媒塑料導入閥，到達彈性元件中 的膜片元件的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調冷媒壓力P的作用下產生 彈性形變5 ，導致彈性元件中的膜片元件的彈性膜片與電磁電感線圈的端面 之間的距離d發生變化Ad;彈性膜片中的電渦流反作用於電感線圈，在電感線圈中產生感應電動勢測量電路測得電感線圈中感應電動勢的變化AE二E。-E15經過集成電路塊 中處理電路的處理轉化為電壓並由第二管腳和第三管腳聯合輸出，由信號輸 出件的輸出插針進行對外輸出。本發明的有益效果是相對於現有的產品，本發明的工作原理是由集成 電路塊中的第五管腳和第六管腳之間提供一個頻率穩定的晶體振蕩器高頻信 號，激勵電感線圈和電容組成並聯迴路，當並聯迴路的固有頻率等于振蕩器 的高頻信號頻率時，輸出的電壓U最大，並設為IU，而測量時，亦即被測體相 對於電渦流空調冷媒線性傳感器移動時，由振蕩器產生的頻率為f的電壓加到 並聯迴路兩端並輸出，當被測體與電渦流空調冷i某線性傳感器之問有相對位 移時，電渦流空調冷媒線性傳感器對恆定頻率的阻抗就會變化，從而使並聯 迴路的等效阻抗Z發生變化，引起輸出電壓U的變化，這時載波的頻率仍保持 不變，但幅值發生了變化，電渦流空調冷媒線性傳感器等效阻抗發生變化，並 聯迴路失諧，輸出電壓隨之變化，設計中的本發明測量系統採用3MHz的激勵頻率；集成電路塊的功能是接受外部信號，給電感線圈 一個震蕩激勵，測得線圈 的電壓信號並將其轉化為線性度較好的直流電壓信號輸出，其中第六管腳、 第二電容、電感線圏、第一電容、電阻、第五管腳組成恆定頻率的載波調幅式電渦流傳感部件；電磁電感線圈由半封閉磁環體和電感線圈構成，採用半封閉磁環體作為 電感線圈的骨架，在電磁電感線圈的上面置有信號檢測處理電路且與下面的 彈性元件採用環形件機械連接，保證裝配後兩者相對位置的固定、同軸度和 端面的平行度，電磁電感線圏中的電感線圈與第一電容在集成電路塊的內部 正弦激勵作用下產生震蕩，電感線圈中產生感應電動勢E。，電感線圈的震蕩 作用彈性元件上的膜片元件的彈性膜片，在彈性膜片中產生電渦流，彈性膜片發生彈性變形，感應電動勢E。與電渦流反作用電感線圈形成的感應電動勢 E,的差值△ E-E。-E!即是要測量的電壓變化值；彈性元件包括冷媒導入閥、膜片元件、焊接工藝帶和外接壓力輸入件， 其中膜片元件和外接壓力輸入件通過焊接工藝帶機械連接為 一體結構，膜片 元件上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產生彈性形變， 一方面在電磁電感線 圈震蕩的作用下產生電渦流，外接壓力輸入件中置有冷媒導入閥，採用中心 對稱的縫隙引導冷媒到達膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，空調冷媒導 入閥上有3 5條均布且中心對稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用， I導冷媒到達膜片元件上的彈性膜片的受力作用面，並能使冷媒壓力均勻施 加在膜片元件的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈中 電感線圈的感應電動勢的變化；外殼是裝配封裝外殼對電渦流空調冷媒線性傳感器進行定位封裝，起到 密封和抗幹擾保護作用，在信號輸出件、信號檢測處理電路、電磁電感線圏、 彈性元件相互連接且位置固定後將其機械封裝為一體，採用六邊形對裝配封 裝外殼和外接壓力輸入件進行定位。本發明不僅能使電渦流空調冷媒線性傳感器在汽車空調壓力測量上發揮 作用，擴大其應用領域，更重要的是從彈性元件材料、製造工藝、電磁電感 工藝結構、集成電路和整體的連接封裝工藝方面取得進展。電渦流空調冷媒 線性傳感器在汽車空調壓力測量領域的應用，將更大程度的改善汽車空調的 性能，提高空調對壓力反應的質量，滿足人們對車內環境舒適度的要求，提 高了人們的生活質量。附困說明

圖1是本發明的整體結構原理圖。 圖2是彈性元件示意圖。 圖3是冷媒導入閥示意圖。 圖4是電磁電感線圈示意圖。 圖5是信號檢測處理電路圖。
具體實施方式
下面結合圖對本發明的具體實施方式
作進一步描述 圖1是本發明的整體結構原理圖。主要包括信號輸出件1;信號檢測處理電路2;電磁電感線圈3;彈性元件4;裝備封裝外殼5;冷媒導入閥6。電渦流傳感器要達到的期望指標為供電電壓 5 V±10%供電電流 7. 0 mA (Max)工作溫度 -5~100°C輸出負載 (波動範圍在±5%以內)彈性位移 10 ± 5Nm產品的整體長度 <52 mm信號檢測處理電路2包含集成電路塊Ul及其外圍電路，信號檢測處理電 路2上面置有包裹插針的信號輸出件1，信號檢測處理電路2下面採用兩個 焊接頭焊接電磁電感線圈3,使電磁電感線圈3和信號檢測處理電路2之間 信號傳輸的保真度和接頭的阻抗與整個信號檢測處理電路2匹配；電磁電感 線圏3由半封閉》茲環體IO和電感線圈L構成，電;茲電感線圏3與其下面的彈 性元件4採用環形件機械連接，保證裝配後兩者相對位置的固定、同軸度和 端面的平行度；彈性元件4包括冷媒導入閥6、膜片元件7、焊接工藝帶8和外接壓力輸 入件9,外接壓力輸入件9中置有冷糹!某導入閥6;冷糹泉導入閥6上有3 ~ 5條 均布縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用，並能使冷媒壓力均勻施加在膜 片元件7的彈性膜片上，使其形變均勻；裝配封裝外殼5,其作用是對產品 進行定位封裝，在信號輸出件l、信號檢測處理電路2、電磁電感線圈3、彈性元件4連接且位置固定後將其機械封裝為一體，還起到密封、抗幹擾等保 護作用。當電渦流傳感器工作時，電源接通，電源信號通過信號輸出件1中的電源插針和信號檢測處理電路2中的集成電路塊U1的第一管腳1進入信號檢測 處理電路2，信號中雜波由第四電容C3濾除，集成電路塊Ul內部的正弦電 路通過集成電路塊U1的第六管腳6與電磁電感線圏3中的電感線圈L與第一 電容C。串聯構成震蕩電路，電感線圏L在震蕩電路的作用下產生感應電動勢 E。，並在彈性元件4中的膜片元件7的彈性膜片上產生電渦流，空調冷媒進 入外接壓力輸入件9,經過冷媒塑料導入閥6，到達彈性元件4中的膜片元件 7的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調冷媒壓力P的作用下產生彈性形變 5,導致彈性元件4中的膜片元件7的彈性膜片與電磁電感線圈3的端面之 間的距離d發生變化Ad，彈性膜片中的電渦流反作用於電感線圏L,在電感 線圈中產生感應電動勢Ei,測量電路測得電感線圈L中感應電動勢的變化A E-E。-E"經過集成電路塊U1內部處理電路的處理轉化為電壓並由第二管腳2 和第三管腳3聯合輸出，由信號輸出件1的輸出插針進行對外輸出。圖2是彈性元件示意圖，由冷媒導入閥6、膜片元件7、外接壓力入口件 9組成。冷媒導入閥6置於外接壓力入口件9的內部。膜片元件7和外接壓 力入口件9的材料均為不鏽鋼，採用焊接工藝連接，焊接工藝帶為8。圖3是冷媒導入閥示意圖，冷媒導入閥上有3 5個均布的縫隙，起到電 阻式或者電容式的小孔作用，引導冷媒到達膜片元件7上的彈性膜片的受力 作用面，並能使冷媒壓力均勻施加在膜片元件7的彈性膜片上，使其形變均 勻。圖4是電磁電感線圈示意圖。將電感線圏L繞制安裝在半封閉磁環10 上。電渦流環的幾何尺寸為環的徑向厚度C- 0.865Rb,環內半r產O. 525Rb， 環的外半徑r。 =1. 39Rb，其中Rb為傳感器線圈的外徑。本發明是針對小量程 壓力檢測，因此採用外徑小的線圈以提高靈敏度。技術方案中彈性元件和電 感線圈L之間的初始距離d=0. 2mm,電感線圏L截面形狀為矩形，由此可以 推算出電感線圈L的參數。以此參數為依據在電感線圈L繞制編程。電感線圈L的骨架採用半封閉磁環的磁結構，這種結構可以很好的防止磁洩露、屏蔽外部幹擾。將電感線圈L做一些輔助處理安裝在磁鐵骨架上，測量修正其特性最後形成一個特殊的電磁電感結構。圖5是信號檢測處理電路圖。本發明採用定頻調幅電路，由振蕩、檢波、 濾波和放大等電子線路組成。信號檢測處理電路2上面置有包裹插針的信號輸出件1，採用插針進行 信號的輸入輸出，信號檢測處理電路2下面採用兩個焊接頭焊接電感線圈L， 使電感線圈L和信號檢測處理電路2之間信號傳輸的保真度和接頭的阻抗與 整個信號檢測處理電路2匹配，信號檢測處理電路2包含集成電路塊Ul及其 外圍電路，外圍電路為電感線圈L、電阻R和電容C，電容C包括第一電容CO、 第二電容C1、第三電容C2、第四電容C3，電感線圈L與第一電容CO串聯並 和集成電路塊U1的內部電路通過其上的第六管腳6連接構成震蕩電路，產生 正弦震蕩信號，使電磁電感線圏L震蕩，產生感應電動勢，電容C1置於集成 電路塊U1的第六管腳6與電磁電感線圏L之間的連接電路上，用於濾出集成 電路塊U1內部電路送出的正弦信號中的雜波，電阻R連接在集成電路塊Ul 的第五管腳5和第一電容CO之間的連接電路上，用於調節正弦信號的幅度， 以滿足測量要求，第三電容C2—端接地，另一端接在電阻R和第一電容CO 之間的連接電路上，用於濾除接地幹擾，第四電容C3—端連接電壓為3. 3V 直流電源，另一端接地，用於濾除電源幹擾，保證集成電路塊U1內部電路的 電源信號的純淨度；集成電路塊U1的功能是接受外部信號，給電感線圈L一個震蕩激勵，測得 線圈的電壓信號並將其轉化為線性度較好的直流電壓信號輸出，集成電路塊 Ul有八個管腳，分布於集成電路塊U1的兩邊，其中第一管腳l為電壓信號輸入 管腳，接電壓為3. 3V的直流電源，為集成電路塊U1內部電路提供所需電壓信 號，第二管腳2和第三管腳3為信號的輸出管腳OUT，測量電路測得的信號經過為接地GND管腳，作為集成電路塊U1的負極，第五管腳5接電阻R,第六管腳 接第二電容Cl,第七管腳7和第八管腳8懸空；第六管腳6、第二電容C1、電感線圈L、第一電容CO、電阻R、第五管腳5 組成恆定頻率的載波調幅式電渦流傳感部件，其工作原理是由第五管腳5和第 六管腳6腳之間提供一個頻率穩定的高頻信號(晶體振蕩器)、激勵傳感器線圏 L和並聯電容C組成LC並聯迴路，當迴路的固有頻率等于振蕩器的高頻信號頻 率時，輸出的電壓U最大，並設為U隨，而測量時，亦即被測體相對於電渦流空 調冷媒線性傳感器移動時，由振蕩器產生的頻率為f的電壓加到LC並聯迴路兩 端，在LC並聯迴路的兩端輸出，當被測體與電渦流空調冷媒線性傳感器之問 有相對位移時，電渦流空調冷媒線性傳感器對恆定頻率的阻抗就會變化，從 而使LC並聯迴路的等效阻抗Z發生變化，因而引起輸出電壓U的變化，這時載 波的頻率仍保持不變，但幅值發生了變化，電渦流空調冷媒線性傳感器等效阻 抗發生變化，迴路失諧，輸出電壓隨之變化，設計中測量系統採用3MHz的激勵 頻率。顯然，本領域的技術人員可以對本發明的電渦流空調冷媒線性傳感器及 其工作方法及其元件的材料、設計和製作工藝，進行各種改動和變型而不脫 離本發明的
權利要求
1、一種電渦流空調冷媒線性傳感器，包括置於外殼中依次連接的信號輸出件(1)、信號檢測處理電路(2)、電磁電感線圈(3)、彈性元件(4)、裝配封裝外殼(5)、冷媒導入閥(6)，其特徵在於所述的信號檢測處理電路(2)上面置有包裹插針的信號輸出件(1)，採用插針進行信號的輸入輸出，所述的信號檢測處理電路(2)下面採用一個以上焊接頭焊接電磁電感線圈(3)，使電磁電感線圈(3)和信號檢測處理電路(2)之間信號傳輸的保真度和接頭的阻抗與整個信號檢測處理電路(2)匹配，所述的信號檢測處理電路(2)包含集成電路塊(U1)及其外圍電路，所述的外圍電路為電感線圈(L)、電阻(R)和電容(C)，所述的電容(C)包括第一電容(C0)、第二電容(C1)、第三電容(C2)、第四電容(C3)，所述的電感線圈(L)與第一電容(C0)串聯並和集成電路塊(U1)的內部電路通過其上的第六管腳(6)電連接構成震蕩電路，產生正弦震蕩信號，使電感線圈(L)震蕩，產生感應電動勢E0，所述的第二電容(C1)置於集成電路塊(U1)的第六管腳(6)與電感線圈(L)之間的連接電路上，用於濾出集成電路塊(U1)內部電路送出的正弦信號中的雜波，所述的電阻(R)連接在集成電路塊(U1)的第五管腳(5)和第三電容(C2)之間的連接電路上，用於調節正弦信號的幅度以滿足測量要求，所述的第三電容(C2)一端接地，另一端接在電阻(R)和第一電容(C0)之間的連接電路上，用於濾除接地幹擾，所述的第四電容(C3)一端連接電壓為3.3V直流電源，另一端接地，用於濾除電源幹擾，保證集成電路塊(U1)內部電路的電源信號的純淨度；所述的集成電路塊(U1)的功能是接受外部信號，給電感線圈(L)一個震蕩激勵，測得線圈的電壓信號並將其轉化為線性度較好的直流電壓信號輸出，所述的集成電路塊(U1)有八個管腳，分布於集成電路塊(U1)的兩邊，其中第一管腳(1)為電壓信號輸入管腳，接電壓為3.3V的直流電源，為集成電路塊(U1)內部電路提供所需電壓信號，第二管腳(2)和第三管腳(3)為信號的輸出管腳OUT，測量電路測得的信號經過集成電路塊(U1)內部電路處理轉化為電壓由管腳(2)和管腳(3)聯合輸出，第四管腳(4)為接地GND管腳，作為集成電路塊(U1)的負極，第五管腳(5)接電阻(R)，第六管腳(6)接第二電容(C1)，第七管腳(7)和第八管腳(8)懸空，第六管腳(6)、第二電容(C1)、電感線圈(L)、第一電容(C0)、電阻(R)、第五管腳(5)組成恆定頻率的載波調幅式電渦流傳感部件；所述的電磁電感線圈(3)由半封閉磁環體(10)和電感線圈(L)構成，採用半封閉磁環體(10)作為電感線圈(L)的骨架，在所述的電磁電感線圈(3)的上面置有信號檢測處理電路(2)且與下面的彈性元件(4)採用環形件機械連接，保證裝配後兩者相對位置的固定、同軸度和端面的平行度，所述的電磁電感線圈(3)中的電感線圈(L)與第一電容(C0)在集成電路塊(U1)內部正弦激勵的作用下產生震蕩，電感線圈(L)中產生感應電動勢E0，電感線圈(L)的震蕩作用彈性元件(4)上的膜片元件(7)的彈性膜片，在彈性膜片中產生電渦流，彈性膜片發生彈性變形，感應電動勢E0與電渦流反作用電感線圈(L)形成的感應電動勢E1的差值ΔE＝E0-E1即是要測量的電壓變化值；所述的彈性元件(4)包括冷媒導入閥(6)、膜片元件(7)、焊接工藝帶(8)和外接壓力輸入件(9)，其中膜片元件(7)和外接壓力輸入件(9)通過焊接工藝帶(8)機械連接為一體結構，所述的膜片元件(7)上的彈性膜片一方面接受冷媒壓力產生彈性形變，一方面在電磁電感線圈(L)震蕩的作用下產生電渦流，所述的外接壓力輸入件(9)中置有冷媒導入閥(6)，採用中心對稱的縫隙引導冷媒到達膜片元件(7)上的彈性膜片的受力作用面，空調冷媒導入閥(6)上有一個以上均布且中心對稱的縫隙，起到電阻式或電容式的小孔作用，引導冷媒到達膜片元件(7)上的彈性膜片的受力作用面，並能使冷媒壓力均勻施加在膜片元件(7)的彈性膜片上，使其形變均勻且能均勻的影響電磁電感線圈(3)中電感線圈(L)的感應電動勢的變化；所述的外殼是裝配封裝外殼(5)對電渦流空調冷媒線性傳感器進行定位封裝，起到密封和抗幹擾保護作用，在信號輸出件(1)、信號檢測處理電路(2)、電磁電感線圈(3)、彈性元件(4)相互連接且位置固定後將其機械封裝為一體，採用六邊形對裝配封裝外殼(5)和外接壓力輸入件(9)進行定位。
2、 根據權利要求1所述的一種電渦流空調冷媒線性傳感器，其特徵是 所述的電磁電感線圈(3)和彈性元件(4)之間的距離<0. 5mm，能夠推算出 電感線圏(L)的參數，並以此參數為依據繞制電感線圈(L)，所述的電磁電 感線圈(L)的截面形狀為矩形。
3、 根據權利要求1所述的一種電渦流空調冷媒線性傳感器，其特徵是 所述的外接壓力輸入件(9 )中置有空調冷媒導入閥(6 ),空調冷媒導入閥(6 ) 上有一個以上均布縫隙是3 5條，所述的均布縫隙是塑料閥結構件，引導冷 媒到達彈性元件(4)中的膜片元件(7)的彈性膜片的受力作用面，保證彈 性元件(4)在均勻作用力下發生彈性形變。
4、 根據權利要求1所述的一種電渦流空調冷媒線性傳感器，其特徵是 所述的信號檢測處理電路(2)下面採用一個以上焊接頭焊接電磁電感線圈(3)，其中一個以上焊接頭焊接是兩個焊端接頭焊接。
5、 根據權利要求1所述的一種電渦流空調冷媒線性傳感器，其特徵是 所述的彈性元件(4)和外接壓力輸入件(9)的材料均為不鏽鋼。
6、 一種使用權利要求1所述的電渦流空調冷媒線性傳感器的工作方法， 其特徵在於當電渦流傳感器工作時，電源接通，電源信號通過信號輸出件(1)中的 電源插針和信號檢測處理電路(2)中的集成電路塊(Ul)的第一管腳(1) 進入信號檢測處理電路(2),信號中雜波由第四電容(C3)濾除；集成電路塊(Ul)中的正弦電路通過集成電路塊(Ul)的第六管腳(6) 與電磁電感線圈(3)中的電感線圈(L)與第一電容(CO)串聯構成震蕩電 路，電感線圈(L)在震蕩電路的作用下產生感應電動勢E。，在彈性元件(4) 中的膜片元件(7)的彈性膜片上產生電渦流；空調冷媒進入外接壓力輸入件(9)，經過冷媒塑料導入閥(6),到達彈 性元件(4)中的膜片元件(7)的彈性膜片的受力面，彈性膜片在空調冷媒 壓力P的作用下產生彈性形變5，導致彈性元件(4)中的膜片元件(7)的 彈性膜片與電磁電感線圈(3)的端面之間的距離d發生變化Ad;彈性膜片中的電渦流反作用於電感線圏(L)，在電感線圏(L)中產生感 應電動勢E,，測量電路測得電感線圈(L)中感應電動勢的變化AE二E。-E， 經過集成電路塊(Ul)內部處理電路的處理轉化為電壓並由第二管腳(2)和 第三管腳(3)聯合輸出，由信號輸出件(1)的輸出插針進行對外輸出。
全文摘要
本發明公開了電渦流空調冷媒線性傳感器及其工作方法，包括信號檢測處理電路、電磁電感線圈、彈性元件、連接封裝外殼、冷媒導入閥。信號檢測處理電路包括集成電路塊和其外圍電路，其功能是接受外部信號，給電感線圈一個震蕩激勵，測得電感線圈的電壓信號並將其轉化為線性度較好的直流電壓信號輸出並用於抵抗外部幹擾；電磁電感線圈由電感線圈和其半封閉磁環體骨架組成；彈性元件中置有冷媒導入閥並採用焊接工藝帶將敏感元件和外接壓力輸入件連接為一體。本發明使電渦流空調冷媒線性傳感器在汽車空調壓力測量上發揮作用，擴大其應用領域，也在彈性元件材料、製造工藝、電磁電感工藝結構、集成電路和整體的連接封裝工藝方面取得進展。
文檔編號G01M99/00GK101236117SQ200810020768
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月23日 優先權日2008年2月23日
發明者孔令成, 達 徐, 徐林森, 胡曉娟, 鋒 韓, 駱敏舟 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院