CN100374824C - 温度压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种温度压力传感器，包括：一壳体，所述壳体由探头体和连接在其上的一腔体构成，还包括一温度感应元件、四个压力感应元件、一温度传感器电路和一压力传感器电路；所述温度传感器电路和所述压力传感器电路设置于所述腔体中；所述探头体一端面设有安装孔，所述温度感应元件设置在所述安装孔上，所述探头体的所述端面上还间隔设有四个流体进出孔，所述压力感应元件分别设置在所述流体进出孔内。本发明的温度压力传感器简化了制造的结构工艺，并且在同一位置上同时采集温度和压力参数，保证了被测点位置的同一性，有利于进行各种参数的数据融合和数据补偿。

Description

温度压力传感器
技术领域
本发明涉及一种将温度采样与压力采样集成到一起的温度压力传感器。
背景技术
传感器是工业控制***中的重要部件，现有的传感器测量技术已经很成熟，并且测量指标不断提高，然而一个传感器只能测量一个参数，对更多的物理和化学信号的测量以及多参数信号的测量来讲信号种类和功能覆盖面都很窄，远远满足不了日益增长的自动化监控技术的发展需要。工程中在一个位置往往需要测量多个参数，例如在柴油机应用领域，常需要同时测量排气口的温度和压力，如果采用分立的温度传感器和压力传感器同时测量这两个物理量，通常要分别在管路上打孔，增加了开孔数量，并且难以保证被测点位置上的同一性，不利于进行各种参数的数据融合和数据补偿。
发明内容
本发明为解决上述问题而提供一种温度压力传感器，它可以在同一位置上同时采集温度和压力。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是提供一种温度压力传感器，它包括一壳体，该壳体由探头体和与其连接的一腔体构成，还包括一温度感应元件、四个压力感应元件、一温度传感器电路和一压力传感器电路；该温度传感器电路和压力传感器电路设置于腔体中；探头体一端面设有安装孔，温度感应元件设置在该安装孔上，并电连接至温度传感器电路，该端面上还间隔设有四个流体进出孔，压力感应元件分别设置在该流体进出孔内，并电连接至压力传感器电路。
上述安装孔设于探头体的一个端面中心处，四个流体进出孔对称设于以该端面中心为圆心的圆周上。探头体的一侧器壁上还设有一通孔，温度感应元件的引线穿过安装孔并经由通孔与腔体内的温度传感器电路连接。温度传感器电路包括三个电阻，此三个电阻与温度感应元件连接构成惠斯通电桥，用于采集温度变化并转化成电信号输出。
上述压力传感器电路包括多条导线，该四个压力感应元件分别由压力感应电阻构成，其通过导线相互连接构成惠斯通电桥，用于采集流经的流体压力变化并转化为电信号输出。压力传感器电路还可包括至少一个平衡电阻，用于与压力感应元件相串联，使无压力时惠斯通电桥达到平衡。
本发明的温度压力传感器还包括设置在所述探头体和所述腔体之间的隔热垫，用于防止温度传导到腔体的电路板中，有效防止电路板的采样温漂。隔热垫材料可以是聚碳酸脂。
本发明的温度压力传感器简化了制造的结构工艺，并且在同一位置上同时采集温度和压力参数，保证了被测点位置的同一性，有利于进行各种参数的数据融合和数据补偿。
附图说明
以下结合附图说明本发明具体实施方式，其中：
图1是本发明温度压力传感器的结构图；
图2是本发明的探头体的一端面图；
图3是本发明的温度传感器电路的电路图；
图4是本发明的温度传感元件的引线示意图；
图5是本发明的压力传感器电路的电路图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明温度压力传感器包括壳体100，它由探头体10和连接在探头体10上的腔体20构成，壳体100还包括温度感应元件31、四个压力感应元件41、一温度传感器电路30和一压力传感器电路40。温度传感器电路30和压力传感器电路40设于腔体20内，它们安置在一电路板中(未图示)。腔体20可采用铝合金材料，其强度高、重量轻。腔体20下端设有电路板电源线与信号线的进线口21，进线口21采用填料函，具有防水功能。
探头体10用于检测温度和压力参数，其结构请参阅图2所示，在其下端面中心处设有一安装孔11，温度感应元件31设于安装孔11上。在一个以下端面中心为圆心、半径任意的圆周上，均分对称设有四个流体进出孔12，四个压力感应元件41分别设于各自的流体进出孔12内，并处于如图4所示的截面位置，用于感应对应流体进出孔处的压力变化。当然，安装孔11也可不设于端面中心处而在端面的其他位置；流体进出孔12也可不位于同一圆周上，本实施例并非旨在限制安装孔11和流体进出孔12的位置。
温度传感元件31主要由呈棒式的热敏电阻构成。在本实施例中，热敏电阻采用PT100铂电阻，PT100铂电阻具有精度高、抗冲击强的特点，在0℃下阻值为100Ω，在0℃～100℃之间，其阻值与温度根据分度表具有对应关系。根据场合精度要求，可以选择不同精度的PT100，本实施例中采用的精度为0.5级。
如图3所示，温度感应元件31电连接至温度传感器电路30，腔体20内的温度传感器电路30包括三个电阻32。该三个电阻32和温度传感元件31连接构成惠斯通电桥，电桥的引线a与引线d之间通入恒流源，引线b与引线c之间的电压与温度具有线性对应关系，通过采样该电信号以实现对温度的采集。
对于将温度、压力结合在一起的传感器，温度感应元件31的引线与腔体内的温度传感器电路30连接请参阅图4所示，在探头体10器壁上钻出一通孔13与腔体20部分相通，由温度传感元件31的信号输出端引出的两条连接线31a即从安装孔11经由通孔13到达腔体20，与温度传感器电路30的三个电阻相连接。从而使连接线31a绕过了探头体10的流体进出口，避免了流体对温度传感元件31的干扰。
如图5所示，压力感应元件41电连接至压力传感器电路40，压力传感器电路40包括多条导线，各压力感应元件41由压力感应电阻41a、41b、41c、41d构成，该多条导线将压力感应电阻41a、41b、41c、41d相互连接成惠斯通电桥。其具有抗冲击能力强的特点，适用于大的惯性***、工作条件较为恶劣的情况。电桥的引线1与引线4之间通入2mA恒流源，引线2与引线3之间的电压即与压力成对应关系。由于加工等多方面的原因，可能会造成四个压力感应电阻不平衡，即因为压力感应电阻41a、41c与压力感应电阻41b、41d的比例不相等导致零压力下，电桥的引线2和引线3输出电压不为零，为此可将康铜丝绕成的平衡电阻(未图示)与一个压力感应电阻，例如压力感应电阻41a相串联，使压力感应电阻41a、41c与压力感应电阻41b、41d的比例相等，从而达到在零压力情况下，四个桥臂的电阻41a、41b、41c、41d基本相等，满足传感器的精度要求。当然其他的平衡方法，例如利用平衡电阻和电桥中的一个以上压力感应电阻相串联以使四个压力感应电阻阻值相等也是可以的，本发明并不限制串联平衡电阻的压力感应电阻的个数。当压力改变时，四个桥臂的压力感应电阻41a、41b、41c、41d会随压力的变化发生相应的形变，从而改变桥路的平衡状态，相应的桥臂电压随之改变，实现对压力的采集。
温度和压力传感器的探头体和腔体20之间设置隔热垫50，用于防止温度传导到腔体的电路板中，有效防止电路板的采样温漂。隔热垫50可采用聚碳酸脂作为材料，这种材料隔热效果好，在温度低于270℃时不会发生变形，并且具有较高的强度。

Claims (10)

1.一种温度压力传感器，其特征在于，包括：一壳体，所述壳体由探头体和与其连接的一腔体构成，还包括一温度感应元件、四个压力感应元件、一温度传感器电路和一压力传感器电路；所述温度传感器电路和所述压力传感器电路设置于所述腔体中；所述探头体一端面设有安装孔，所述温度感应元件设置在所述安装孔上，并电连接至所述温度传感器电路，所述探头体的所述端面上还间隔设有四个流体进出孔，所述压力感应元件分别设置在所述流体进出孔内，并电连接至所述压力传感器电路。
2.如权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，所述安装孔设于所述探头体的一端面中心，所述四个流体进出孔对称设于以所述端面中心为圆心的圆周上。
3.如权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，所述温度传感器电路包括三个电阻，所述三个电阻与所述温度感应元件连接构成惠斯通电桥。
4.如权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，所述探头体的一侧器壁上还设有一通孔，所述温度感应元件的引线穿过所述安装孔并经由所述通孔与所述腔体内的温度传感器电路连接。
5.如权利要求1或3或4所述的温度压力传感器，其特征在于，所述温度感应元件由-热敏电阻构成。
6.如权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，所述压力传感器电路包括多条导线，以将所述四个压力感应元件相互连接构成惠斯通电桥。
7.如权利要求1或6所述的温度压力传感器，其特征在于，所述压力感应元件由压力感应电阻构成。
8.如权利要求1或6所述的温度压力传感器，其特征在于，所述压力传感器电路还包括至少一个平衡电阻，所述平衡电阻与所述压力感应元件串联。
9.如权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，还包括设置在所述探头体和所述腔体之间的隔热垫。
10.如权利要求9所述的温度压力传感器，其特征在于，所述的隔热垫材料是聚碳酸脂。
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