專利名稱：膜盒式量程擴(kuò)展器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力敏傳感器的量程擴(kuò)展裝置，屬于擴(kuò)散硅力敏傳感器的配套應(yīng)用設(shè)備。
近年來，使用擴(kuò)散硅力敏元件作為測量各種力的傳感器的敏感元件的測量儀表產(chǎn)品越來越多了，這是因?yàn)閿U(kuò)散硅力敏元件的性能穩(wěn)定、靈敏度高和測試準(zhǔn)確，用它制成的傳感器信噪比高、線性度好的緣故。用擴(kuò)散硅力敏元件制成的機(jī)電一體化壓力傳感器大有在今后取代傳統(tǒng)的壓力測量儀表的趨勢。但是，由于擴(kuò)散硅力敏元件的加工工藝和結(jié)構(gòu)制造方面的原因，目前已經(jīng)批量定型生產(chǎn)的力敏器件其量程范圍只能在0.01～0.2兆帕(MPa)的中、低壓范圍之間，對于較高或更大量程的壓力測量，尚無法使用這種壓力傳感器進(jìn)行測試。
本發(fā)明的目的是提供一種擴(kuò)散硅力敏傳感器的量程擴(kuò)展器，以便把目前應(yīng)用較廣的上述中、低壓量程壓力傳感器的測量范圍擴(kuò)展到可以量測高壓(1～100兆帕MPa)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的在一個園柱形基體1的周壁圍成的凹形空腔里放置有兩個內(nèi)外包容和密封的膜盒3和4，其中置于其內(nèi)的膜盒3中充滿傳壓介質(zhì)，該介質(zhì)通過膜盒3一側(cè)的管孔3A和基體1側(cè)壁上的管接頭5與測點(diǎn)相連通，置于外側(cè)的膜盒4中也充滿傳壓介質(zhì)，并通過該膜盒的管孔4A與裝在基體上另一側(cè)的傳感器6里的傳壓介質(zhì)相連通，基體的凹腔上端有蓋板2作為其隔離體。
本發(fā)明可以有效地擴(kuò)展現(xiàn)有中低壓力敏傳感器的量程范圍，只要適當(dāng)選配不同材質(zhì)和不同直徑、高度的膜盒組成本發(fā)明結(jié)構(gòu)型式的擴(kuò)展器就可以實(shí)現(xiàn)之。而膜盒是目前慣用的測壓儀表元件，尤在航天航空工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用更廣。波紋形的膜片已由專門設(shè)備加工制成，可從市場上購置到現(xiàn)成的波紋形膜片焊接制成膜盒，可省卻加工成形的工藝過程，有利于降低成本。其受力特性也比較好，基本上呈線性變化。總之，利用本發(fā)明結(jié)構(gòu)制成的量程擴(kuò)展器能保持原有擴(kuò)散硅力敏傳感器輸出線性度好的優(yōu)點(diǎn)，有利于這種新型力敏傳感器應(yīng)用范圍的拓寬和機(jī)電一體化技術(shù)改造進(jìn)程的加速實(shí)現(xiàn)。
下面結(jié)合附圖，具體介紹本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖和其與力敏傳感器的聯(lián)接位置示意圖。
參見圖1，園柱形基體1的周壁圍成一個凹形空腔，空腔里有兩個內(nèi)外包容和密封的膜盒3和膜盒4，其中置于其內(nèi)的膜盒3中充滿傳壓介質(zhì)硅油，該介質(zhì)又通過該膜盒一側(cè)的管孔3A和基體1側(cè)壁上的管頭5與測點(diǎn)相連通。管接頭5是擰入基體1凹孔底側(cè)壁上的螺孔而與基體聯(lián)成一體。置于外側(cè)的膜盒4中也充滿傳壓介質(zhì)硅油，硅油在這里不僅起傳遞壓力的不可壓縮的液體作用，而且還起內(nèi)外腔的隔絕作用。外腔的硅油通過該膜盒的管孔4A與裝在基體上另一側(cè)的傳感器6里的傳壓介質(zhì)硅油相連通，基體1的凹腔上端有蓋板2作為其隔離體。圖中的膜盒是用波紋形的膜片焊接而成的。圖1還表明了本發(fā)明與壓力傳感器的聯(lián)接方法。圖中用實(shí)線繪制的就是本發(fā)明量程擴(kuò)展器，而用虛線繪制的就是與本發(fā)明聯(lián)成一體使用的傳感器6，它是通過基體1的凹孔上端外側(cè)壁上的外螺紋與其聯(lián)接的。
本發(fā)明的工作原理是被測點(diǎn)的壓力經(jīng)由傳壓介質(zhì)通過管孔3A傳至本發(fā)明的內(nèi)膜盒3的腔體里，腔內(nèi)的介質(zhì)受壓就迫使膜盒3的波紋形膜片伸長，從而使其體積增大量△V內(nèi)與內(nèi)膜盒的波紋膜片的直徑D內(nèi)、材質(zhì)H內(nèi)和測點(diǎn)的壓力P測都呈正比例關(guān)系。由于內(nèi)膜盒被包容在外膜盒之內(nèi)，所以內(nèi)膜盒受壓使其體積增大△V內(nèi)也會由于在外膜盒里也同樣充滿的傳壓介質(zhì)硅油的傳遞而使得外膜盒4的體積也同樣增加△V，也就是使得外膜盒的波紋形膜片隨之伸長來達(dá)到體積的增加。其體積的增大量△V外也與外膜盒波紋膜片的直徑D外，材質(zhì)H外和傳感器的壓力P傳呈正比關(guān)系，而且△V內(nèi)＝△V外，如果內(nèi)外膜盒都用同一材質(zhì)的波紋膜片制造的話，則有P傳＝ (內(nèi)波紋膜片直徑D內(nèi))/(外波紋膜片直徑D外) ×P測關(guān)系式存在。因?yàn)橥獠y形膜片的直徑比內(nèi)波紋形膜片的直徑大許多，就使得傳感器所量測到的壓力要比實(shí)際測點(diǎn)的壓力也按上述比例關(guān)系被縮小了，也就是擴(kuò)展了傳感器的量程范圍。只要適當(dāng)選擇不同直徑、不同形狀和不同材質(zhì)的內(nèi)膜盒波紋形膜片及外膜盒波紋形膜片，就可以確定傳感器量程的擴(kuò)展倍數(shù)。除了按照上述關(guān)系式進(jìn)行推算擴(kuò)展倍數(shù)外，還需在實(shí)測中進(jìn)行若干次基準(zhǔn)測試來修正其擴(kuò)展倍數(shù)的參數(shù)?？傊?，只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)配和選擇，就可以使用最佳量程范圍的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散硅力敏傳感器來測量高壓范圍的壓力、壓強(qiáng)、應(yīng)力等參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種可以擴(kuò)大擴(kuò)散硅力敏壓力傳感器量程范圍的膜盒式量程擴(kuò)展器，其特征是在一個園柱形基體1的周壁圍成的凹形空腔里放置有兩個內(nèi)外包容和密封的膜盒3和4，其中置于其內(nèi)的膜盒3中充傳壓介質(zhì)，該介質(zhì)通過膜盒一側(cè)的管孔3A和基體1側(cè)壁上的管接頭5與測點(diǎn)相連通，置于外側(cè)的膜盒4中也充滿傳壓介質(zhì)，并通過該膜盒的管孔4A與裝在基體上另一側(cè)的傳感器6里的傳壓介質(zhì)相連通，基體1的凹腔上端有蓋板2作為其隔離體。
2.如權(quán)利要求1所述的膜盒式量程擴(kuò)展器，其特征是膜盒是由波紋形的膜片式結(jié)構(gòu)焊接而成的。
3.如權(quán)利要求1所述的膜盒式量程擴(kuò)展器，其特征是基體1的凹孔底的側(cè)壁上有用以擰接管接頭5的螺孔。
4.如權(quán)利要求1所述的膜盒式量程擴(kuò)展器，其特征是基體1的凹孔上端外側(cè)壁上有用以擰接傳感器的外螺紋。
5.如權(quán)利要求1所述的膜盒式量程擴(kuò)展器，其特征是兩膜盒中充滿的傳壓介質(zhì)是硅油。
全文摘要
一種擴(kuò)散硅力敏傳感器的量程擴(kuò)展器，是用兩個內(nèi)外包容和封閉的波紋形膜片制成的膜盒內(nèi)都充滿傳壓介質(zhì)硅油，并使其內(nèi)膜盒與測點(diǎn)相連通，外膜盒與傳感器中的硅油相連通。由于測點(diǎn)的壓力而引起內(nèi)膜盒體積增大，使得外膜盒體積也隨之增大，因兩者直徑和材質(zhì)的不同使得傳感器指示的壓力按比例縮小，從而使其量程得以擴(kuò)展。適當(dāng)選配不同材質(zhì)、形狀、直徑的波紋管可以用最佳量程范圍的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散硅力敏傳感器作高壓范圍的傳感器使用。
文檔編號G01L19/00GK1063553SQ91100239
公開日1992年8月12日 申請日期1991年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月17日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠