專利名稱：一種電感式差壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電感式差壓傳感器。
背景技術(shù)：
目前，由鐵芯和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的磁通量變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測量電路并接通激勵電源時，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是:無活動觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復(fù)性好等。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量如壓力、厚度、液位和轉(zhuǎn)矩等的測量。目前，常用電感式壓力傳感器多為螺旋管式電感傳感器和變氣隙式電感傳感器。螺旋管式電感傳感器主要由一只螺管線圈和一根圓柱形鐵芯組成，傳感器工作時，因鐵芯在線圈中伸入長度的變化，引起螺管線圈自感值的變化。當(dāng)用恒流源激勵時，則線圈的輸出電壓與鐵芯受壓產(chǎn)生的位移量有關(guān)，從而計算出壓力值的大小和方向，螺旋管式壓力電感傳感器具有裝配制造簡單以及測量的范圍寬的特點(diǎn)，但其靈敏度較低，不適于精密測量；變氣隙式電感傳感器，相對靈敏度高，其由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為I傳感器的運(yùn)動部分與銜鐵相連，當(dāng)銜鐵移動時，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵受壓產(chǎn)生的位移量的大小和方向。目前常見的測量氣壓的變氣隙式電感壓力傳感器由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成，銜鐵與膜盒的上端連在一起，當(dāng)一定壓強(qiáng)的氣體進(jìn)入膜盒時，膜盒的頂端在空氣壓強(qiáng)P的作用下產(chǎn)生與空氣壓強(qiáng)P大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動，從而使氣隙發(fā)生變化，流過線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化，上述的變氣隙式電感壓力傳感器，其靈敏度較高，但靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小，不適于測量高壓的氣體，同時因?yàn)榱砍瘫容^大，導(dǎo)致測量時的最大誤差會增大數(shù)百甚至上千倍，并且傳感器本體因設(shè)置膜盒體積比較大，不適合應(yīng)用在測量精度高、耐壓高的高精度氣密檢測設(shè)備上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種靈敏度高、體積小、能檢測高壓氣體且量程小的一種電感式差壓傳感器。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種電感式差壓傳感器，包括傳感器外殼、安裝在外殼內(nèi)的檢測電路和傳感器本體，所述傳感器本體由兩個對接連接的殼體組成，所述的兩個殼體的對接面上對稱設(shè)有安裝槽和與安裝槽連通的進(jìn)氣通道，每個所述安裝槽內(nèi)固定連接一組線圈磁芯組件，所述線圈磁芯組件的引出端與所述檢測電路電連接，所述的兩個殼體的對接面之間設(shè)有彈性金屬膜片，在所述彈性金屬膜片的兩側(cè)面與所述的兩個殼體的對接面之間，對稱設(shè)有密封隔離所述安裝槽和所述進(jìn)氣通道的密封圈，所述線圈磁芯組件通電后通過所述彈性金屬膜片構(gòu)成閉合的磁回路，并與所述彈性金屬膜片之間有氣隙。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案:所述線圈磁芯組件，包括E形磁芯。所述線圈磁芯組件的磁芯為坡莫合金磁芯。所述線圈磁芯組件通過粘結(jié)劑或螺釘固定連接在所述安裝槽內(nèi)。所述氣隙厚度為0.1Omm-0.40_。所述密封圈為O型圈。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:采用差壓式檢測法，兩個進(jìn)氣通道分別通入檢測氣體和標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w，彈性金屬膜片感應(yīng)的是被測壓力和標(biāo)準(zhǔn)壓力之間的壓力差，金屬膜片和兩個對接殼體之間形成氣體容腔，減少了膜盒，使得傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小，外形尺寸可為55 mm X 36 mm X70mm ;而且作用在彈性金屬膜片的檢測壓力被參考標(biāo)準(zhǔn)壓力所抵消，氣隙變化小，其靈敏度高，可達(dá)0.8 X 10-5ml/Pa ;可檢測較高壓力的氣體，解決了從負(fù)壓、微壓、低壓、中壓各個級別的高精度、高穩(wěn)定性的密封性檢測問題，同時因總量程的大幅降低，從而提高絕對分辨率及測量精度，其分辨率高，可達(dá)IPa，且檢測壓力范圍大，其耐壓高，單側(cè)最高耐壓可達(dá)5MPa ;本發(fā)明適合應(yīng)用在量程小、精度高、耐壓高的高精度氣密檢測儀上，同時本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，且制造成本低，可廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療、燃?xì)?、化工、國防、軍工等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的線圈磁芯組件結(jié)構(gòu)及工作原理圖。圖中:1、外殼；2、檢測電路；3、殼體；4、線圈磁芯組件；5、彈性金屬I旲片；6、密封圈；7、進(jìn)氣通道；8、磁芯；9、線圈。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:請參見圖1，一種電感式差壓傳感器，包括傳感器外殼1、安裝在外殼內(nèi)的檢測電路2和傳感器本體，所述傳感器本體由兩個對接連接的殼體3組成，所述的兩個殼體3的對接面上對稱設(shè)有安裝槽和與安裝槽連通的進(jìn)氣通道7，每個所述安裝槽內(nèi)固定連接一組線圈磁芯組件4，所述線圈磁芯組件4的引出端與所述檢測電路2電連接，所述的兩個殼體3對接面之間設(shè)有彈性金屬膜片5，在所述彈性金屬膜片5的兩側(cè)面與所述的兩個殼體3的對接面之間，對稱設(shè)有密封隔離所述安裝槽和所述進(jìn)氣通道7的密封圈6，所述線圈磁芯組件4通電后通過所述彈性金屬膜片5構(gòu)成閉合的磁回路，并與所述彈性金屬膜片5之間有氣隙。兩個對接的殼體3夾住中間的彈性金屬膜片5，用螺絲連接緊固。用螺絲將傳感器本體、外殼以及檢測電路的電路板連接在一起，所述線圈磁芯組件4的引出端引出時作密封處理，使安裝槽保持密封。其中:所述線圈磁芯組件可使用包括E形磁芯等形式的磁芯，磁芯可選用坡莫合金磁芯，所述線圈磁芯組件可通過粘結(jié)劑或螺釘固定連接在所述安裝槽內(nèi)。所述線圈磁芯組件與所述彈性金屬膜片之間的氣隙厚度可為0.1Omm-0.40mm，優(yōu)選 0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm。所述密封圈6可為0型圈。本發(fā)明的工作原理:請參考圖2，本傳感器的類型屬于電感式傳感器，即利用電磁感應(yīng)原理將被測非電量轉(zhuǎn)換成線圈電感值的變化，再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器，彈性金屬膜片5的兩側(cè)帶磁芯8的線圈9組成差壓變換器，當(dāng)電感線圈9通電產(chǎn)生磁場，并通過彈性金屬膜片5構(gòu)成閉合的磁回路，磁芯8與彈性金屬膜片5之間有0.1毫米-0.5毫米氣隙，在無壓力差時，彈性金屬膜片5處于中間位置，兩端電感相等，存在壓力差時，彈性金屬膜片5—面受壓，彈性金屬膜片5發(fā)生變形，凸起一邊距離磁芯的氣隙減小，凹心一端距離磁芯的氣隙增加，構(gòu)成電感的差值變化，然后通過電橋變成交流電壓輸出變化，這個變化量是與被測壓力差成對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)電感量的計算公式:L=1Ifia其中:L為線圈電感，N為線圈匝數(shù)，S為磁通截面積，μ ^為導(dǎo)磁體的磁導(dǎo)率，δ為
氣隙厚度。當(dāng)電感線圈、鐵芯的材料和結(jié)構(gòu)確定后，匝數(shù)N、截面積S與磁導(dǎo)率μ ^就可以確定了，則線圈電感值L為氣隙厚度δ的單值函數(shù)。本發(fā)明的工作流程: 將一定頻率的交流電壓施加到傳感器的線圈中，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，使兩個本體中的線圈會產(chǎn)生等值電感；分別向兩個進(jìn)氣通道7各充入一定壓強(qiáng)的檢測氣體和標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w，因?yàn)闅怏w瞬間會充滿金屬膜片5和殼體3之間形成的容腔，此時彈性金屬膜片5在中間位置，彈性金屬膜片5保持平衡；當(dāng)檢測氣體的壓強(qiáng)降低(充氣管路存在泄漏)時，彈性金屬膜片5兩邊的壓力會失去平衡，充入檢測氣體的容腔的氣體壓力要小于充入標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w的容腔的氣體壓力，在此壓力差的作用下，彈性金屬膜片5會向壓力降低的一側(cè)凹進(jìn)，使得彈性金屬膜片5與鐵芯8間的氣隙厚度δ發(fā)生改變；因?yàn)殡姼惺菤庀逗穸鹊膯沃岛瘮?shù)，氣隙厚度與兩側(cè)容腔的壓力降成正比，所以電感與壓力降也是成正比的關(guān)系，這就保證了電感與壓力降之間的線性度；因?yàn)殡姼蠰與氣隙厚度δ是反比例函數(shù)關(guān)系，δ變化很小，L值很大，δ是由壓力降引起的，即壓力降有很小的變化時，電感值變化很大，再經(jīng)過檢測電路2的放大和轉(zhuǎn)換，可以準(zhǔn)確測出檢測氣體和標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)怏w的壓差。
權(quán)利要求
1.一種電感式差壓傳感器,其特征在于，包括傳感器外殼、安裝在外殼內(nèi)的檢測電路和傳感器本體，所述傳感器本體由兩個對接連接的殼體組成，所述的兩個殼體的對接面上對稱設(shè)有安裝槽和與安裝槽連通的進(jìn)氣通道，每個所述安裝槽內(nèi)固定連接一組線圈磁芯組件，所述線圈磁芯組件的引出端與所述檢測電路電連接，所述的兩個殼體的對接面之間設(shè)有彈性金屬膜片，在所述彈性金屬膜片的兩側(cè)面與所述的兩個殼體的對接面之間，對稱設(shè)有密封隔離所述安裝槽和所述進(jìn)氣通道的密封圈，所述線圈磁芯組件通電后通過所述彈性金屬膜片構(gòu)成閉合的磁回路，并與所述彈性金屬膜片之間有氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感式差壓傳感器，其特征在于，所述線圈磁芯組件，包括E形磁芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感式差壓傳感器，其特征在于，所述線圈磁芯組件的磁芯為坡莫合金磁芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感式差壓傳感器，其特征在于，所述線圈磁芯組件通過粘結(jié)劑或螺釘固定連接在所述安裝槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感式差壓傳感器，其特征在于，所述氣隙厚度為0.10mm-Q.40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的電感式差壓傳感器，其特征在于，所述密封圈為O型圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電感式差壓傳感器，包括傳感器外殼、安裝在外殼內(nèi)的檢測電路和傳感器本體,傳感器本體由兩個對接連接的殼體組成，兩個殼體的對接面上對稱設(shè)有安裝槽和與安裝槽連通的進(jìn)氣通道，每個安裝槽內(nèi)固定連接一組線圈磁芯組件，線圈磁芯組件的引出端與檢測電路電連接，兩個殼體對接面之間設(shè)有彈性金屬膜片，在彈性金屬膜片的兩側(cè)面與兩個殼體的對接面之間，對稱設(shè)有密封隔離所述安裝槽和所述進(jìn)氣通道的密封圈，所述線圈磁芯組件通電后通過所述彈性金屬膜片構(gòu)成閉合的磁回路,并與所述彈性金屬膜片之間有氣隙。本發(fā)明靈敏度高、體積小、耐高壓、量程小，適合應(yīng)用在量程小、精度高、耐壓高的高精度氣密檢測儀上。
文檔編號G01L13/06GK103196620SQ20131008494
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者劉立君, 梁雅智 申請人:天津俞昌科技有限公司