一種帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器的製作方法

2024-01-25 14:07:15

專利名稱：一種帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器的製作方法
技術領域：
本發明屬於高壓壓力傳感器，具體地說是一種能夠在高低溫(+60 -40°C)幹擾環境下，在高速旋轉下，對16Kg高壓氣體壓力進行測量的傳感器。
背景技術：
現有技術中的高壓傳感器通常由一受力兀件和一根彈簧，或由一個傳感器和一個信號處理及顯示裝置構成，當高壓氣體在被測量管道內流動時，氣體對受力元件產生一個作用力或壓強，該作用力或壓強通過相應力傳遞部件給傳感器，並通過與傳感器相連接的信號處理及顯示裝置將氣體壓力信息計算並顯示出來。上述傳感器的氣體作用力通過受力 元件和力傳遞元件傳導，通常為有源24V供電和接觸式信號傳導，因此，無法保證壓力信號在旋轉設備上的可靠傳遞和有效工作，因而影響測量的準確性、可靠性和安全性。

發明內容
本發明的目的是針對現有高壓氣體壓力傳感器的缺陷，提出一種能夠工作在旋轉設備上、在+6(T - 40°C高低溫環境下，準確性和可靠性都高的帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器。本發明米用的技術方案是包括一個金屬底座和底座金屬端蓋，金屬底座的前段通過螺紋接頭與單向閥後端連接，接頭處設有第一 O型密封圈，單向閥前端接氣源；金屬底座的後段內腔中有兩層凸臺，第一層凸臺上依次放置第二 O型密封圈、傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板及壓緊尼龍墊圈，壓緊尼龍墊圈與第二層凸臺緊壓，壓緊尼龍墊圈後部是底座金屬端蓋，底座金屬端蓋通過螺紋和尼龍墊片與金屬底座固定連接；在金屬底座與單向閥螺紋接頭處設有用於進入氣體的旁孔和用於開起單向閥的頂針螺釘；在底座端蓋的中間開有用於傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板上引出線通過的通孔；底座端蓋的後端連接電池PVC保護套，電池PVC保護套中是電池，電池PVC保護套外部套一個尼龍棒外殼，電池PVC保護套與尼龍棒外殼之間是灌注的環氧樹脂；尼龍棒外殼的前端與底座端蓋連接、後端連接尼龍棒端蓋。本發明具有以下幾個主要優點
I、本發明為無線測量操作，可隨時測量流動高壓氣體壓力，不會造成動平衡破壞，能夠測量(Tl6Kg的連續壓力變化，並通過無線傳輸信號，在遠端接收測量數值。2、採用能夠在高低溫環境下工作的5V電池供電，避免了在旋轉機械上有源供電造成的系統可靠性差的缺點，電量持久。3、本發明採用單向閥接氣源的連接結構，使得整個傳感器易拆卸和維護，不會使系統漏氣。將絕壓壓力傳感器晶片和無線輸出晶片集成在同一個電路板上，使得傳感器結構更加簡潔，工作可靠。傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板的發射端與套接在高壓段上的非金屬殼體內的天線和供電電池利用環氧樹脂封裝，增強壓力傳感器的氣密性和抗衝擊能力。採用的絕壓壓力傳感器晶片具有旋轉角加速度測量功能，因此，能夠在電路的控制程序編寫上，使用程序喚醒技術，從而保證了傳感器能夠在低功耗下長時間工作。4、本發明結構上採用兩段式封裝結構，第一段為高壓段，將絕壓壓力傳感器晶片和無線輸出晶片集成的電路板封裝在金屬殼體內，以承受較高的氣體壓力，並利用導線將壓力編碼信號和電源接口從金屬殼體內部引出；第二段為低壓段，利用套接在高壓段上的非金屬殼體將壓力編碼信號天線和供電電池封裝在內，並利用環氧樹脂將殼體內空隙填充，增強壓力傳感器的氣密性和抗衝擊能力。5、本發明耐高低溫、能夠承受16Kg以下的壓力測量。不僅可用於船舶上高壓氣體的測量，還可用於大型礦山運載車輛等載重量巨大的運載工具的輪胎內高壓氣體的測量，還可用於挖泥船的泥漿泵和柴油機的離合以及各種氣體壓力測量系統，以及可用於化工油氣領域內高壓氣體的測量。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明
圖I是本發明的結構剖視 圖中1.單向閥；2. O型密封圈；3.金屬底座；4. O型密封圈；5.傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板；6.壓緊尼龍墊圈；7.底座金屬端蓋；8.電池PVC保護套；9.尼龍棒外殼；10.海綿；11.尼龍棒端蓋；12.尼龍墊片；13.頂針螺釘；14.電池。
具體實施例方式本發明包括一個金屬底座3和底座金屬端蓋7，金屬底座3由正六邊型金屬材通過車削加工而成，分為前、中、後三段，其中前段上設有螺紋接頭，通過螺紋接頭與單向閥I後端連接，在接頭處安裝O型密封圈2，通過O型密封圈2使單向閥I與金屬底座3之間的氣壓密封；單向閥I前端接氣源。中段外部為正六角螺母頭結構，後段外部為帶有外螺紋的圓柱體，後段內腔中有兩層凸臺，第一層凸臺上放置O型密封圈4，0型密封圈4後端面上放置傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5，傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5後端面上放置壓緊尼龍墊圈6，壓緊尼龍墊圈6同時與金屬底座3後段內腔中的第二層凸臺壓緊在一起，壓緊尼龍墊圈6後部是底座金屬端蓋7，底座金屬端蓋7通過螺紋與金屬底座3固定連接，連接處安裝尼龍墊片12，連接時壓緊尼龍墊片12，形成高壓密封部分。在金屬底座3與單向閥I螺紋接頭內開有一個中心孔和一個旁孔，其中中心孔中擰入相應的螺釘作為頂針螺釘13開起單向閥1，旁孔用於使高壓氣體進入後，傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5上的壓力傳感器晶片能夠感受壓力信號。底座端蓋7為圓柱形金屬型材車削而成，內徑與壓緊尼龍墊圈6的內徑一致，具有內外螺紋，中間有通孔，從傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5上引出的發射天線、電路工作電源線、電路數據線從此通孔弓I出。底座端蓋7的後端連接電池PVC保護套8，灌注環氧樹脂置底座端蓋7部位。電池PVC保護套8中安裝電池14。電池PVC保護套8外部套一個尼龍棒外殼9，在電池PVC保護套8與尼龍棒外殼9之間灌注環氧樹脂，直至電池PVC保護套8 口的上邊緣，使留出的電路工作電源線和電路數據線接線插座超過環氧樹脂封裝液面。在電池14的兩極焊接有電源線，電源線的另一端安裝插頭，插入留在封裝環氧樹脂液面上的插座內，為電路工作供電。尼龍棒外殼9的前端與底座端蓋7連接，尼龍棒外殼9通過內螺紋與底座端蓋7外螺紋配合擰緊。將從底座端蓋7中間通孔引出的傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5上發射天線、電路工作電源線、電路數據線繞電池PVC保護套8盤旋，留出電路工作電源線和電路數據線接線插座。尼龍棒外殼9的後端安裝尼龍棒端蓋11，為防止工作時電池14在電池PCV保護套8內串動，在尼龍棒端蓋11與電池14後端之間放置海綿10，尼龍棒端蓋11通過內螺紋與尼龍棒外殼9上端的外螺紋連接將電池14封裝在非金屬低壓段內。電池14為採用可在+6(T - 40°C正常工作的軍用電池，電量持久。傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板5上的發射電路利用壓力傳感器的角加速度測量功能，採用角加速度變換信號發射喚醒功能編碼程序，可使傳感器長時間工作一年以上電量也不耗盡。採用了基於傳感器信號編碼技術的無線傳輸方法，使得壓力信號可直接通過編碼轉化為電信號，通過無線傳輸到外部的接收器，轉化為數位訊號，顯示測量數據。本發明除用於旋轉機械上測量壓力信號外，還可以使用在非旋轉的測量系統中，用於壓力系統的人工巡檢。適用於16Kg以下的壓力測量，整個傳感器除壓力腔外，整體設計成固態實心結構，非金屬尼龍棒外殼9結構具有一定的絕熱特性，可以有效的保護供電·電池在+6(T - 40°C的惡劣環境下正常工作，使本發明能夠在工作環境惡劣，大脈動或強衝擊的高壓條件下保持平穩可靠的工作。
權利要求
1.一種帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器，包括一個金屬底座(3)和底座金屬端蓋(7)，其特徵是金屬底座(3)的前段通過螺紋接頭與單向閥(I)後端連接，接頭處設有第一 O型密封圈(2)，單向閥(I)前端接氣源；金屬底座(3)的後段內腔中有兩層凸臺，第一層凸臺上依次放置第二 O型密封圈(4)、傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板(5)及壓緊尼龍墊圈(6)，壓緊尼龍墊圈(6)與第二層凸臺緊壓，壓緊尼龍墊圈(6)後部是底座金屬端蓋(7 )，底座金屬端蓋(7 )通過螺紋和尼龍墊片(12 )與金屬底座(3 )固定連接；在金屬底座(3)與單向閥(I)螺紋接頭處設有用於進入氣體的旁孔和用於開起單向閥(I)的頂針螺釘(13);在底座端蓋(7)的中間開有用於傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板(5)上引出線通過的通孔；底座端蓋(7)的後端連接電池PVC保護套(8)，電池PVC保護套(8)中是電池(14)，電池PVC保護套(8)外部套一個尼龍棒外殼(9)，電池PVC保護套(8)與尼龍棒外殼(9)之間是灌注的環氧樹脂；尼龍棒外殼(9)的前端與底座端蓋(7)連接、後端連接尼龍棒端蓋(11)。
2.根據權利要求I所述的一種帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器，其特徵是尼龍棒端蓋(11)與電池(14)後端之間設有海綿(10 )。
全文摘要
本發明公開一種帶有單向閥的高壓無線壓力傳感器，金屬底座前段通過螺紋接頭與單向閥後端連接，接頭處設有第一O型密封圈，單向閥前端接氣源；金屬底座後段內腔中有兩層凸臺，第一層凸臺上依次放置第二O型密封圈、傳感器晶片與無線輸出晶片集成電路板及壓緊尼龍墊圈，壓緊尼龍墊圈與第二層凸臺緊壓，壓緊尼龍墊圈後部是底座金屬端蓋；底座端蓋的後端連接電池PVC保護套，電池PVC保護套中是電池，電池PVC保護套外部套一個尼龍棒外殼，電池PVC保護套與尼龍棒外殼之間是灌注的環氧樹脂；尼龍棒外殼的前端與底座端蓋連接、後端連接尼龍棒端蓋，能承受較高的氣體壓力，氣密性和抗衝擊能力強，通過無線傳輸信號，工作可靠。
文檔編號G01L19/14GK102944354SQ201210452599
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者陳寧, 張廣智, 許金榮 申請人:江蘇科技大學