CN102252799A - 膜式静水压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜式静水压力传感器，其特征在于：由相互之间采用螺纹连接的机帽、机身和底盖构成一筒体，机帽的顶部开设有通孔；筒体在沿轴向上由设置在机身横断面上的弹性膜分隔为两个腔室，一个是与被测压力环境相通的受压腔，另一个是与大气相通的检测腔，在检测腔内、与弹性膜相间隔设置一调制板，调制板上设有通气孔；在弹性膜的中央设有一磁钢块，对应位置的调制板上设置有霍尔元件，以霍尔元件与磁钢块构成霍尔传感器，以霍尔传感器的霍尔检测信号作为静水压力传感器输出信号。本发明适应水下环境、能够直接输出电信号以便与计算机数据处理***实时联机。

Description

膜式静水压力传感器

技术领域

本发明涉及测试静水压力的传感装置，具体的说是膜式静水压力传感器。

背景技术

目前通常采用液柱式、弹性式、电气式压力计测试液体压力。液柱式压力计是采用玻璃管与刻度，以人工读数测试方式；弹性式压力计是采用压力表、弹簧管等测压方式；电气式压力计是采用应变计、电容、电感等测试方式。已有的这些压力计普遍存在着测试精度不高、不适应水下测试环境、因体积较大影响水流流态或无法直接输出电信号实施自动控制等问题。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种膜式静水压力传感器，以期获得体积小、安装方便、适应水下环境、并且能够直接输出电信号以便与计算机数据处理***实时联机的发明目的。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明膜式静水压力传感器的结构特点在于：

由相互之间采用螺纹连接的机帽、机身和底盖构成一筒体，机帽的顶部开设有通孔；

所述筒体在沿轴向上由设置在机身横断面上的弹性膜分隔为两个腔室，一个是与被测压力环境相通的受压腔，另一个是与大气相通的检测腔，在所述检测腔内、与弹性膜相间隔设置一调制板，所述调制板上设有通气孔；

在所述弹性膜的中央设有一磁钢块，对应位置的调制板上设置有霍尔元件，以所述霍尔元件与磁钢块构成霍尔传感器，以所述霍尔传感器的霍尔检测信号作为静水压力传感器输出信号。

本发明膜式静水压力传感器的结构特点也在于：

在所述受压腔内，位于机身的端面上设置有防护网罩。

在所述底盖的中心设置电缆固定头，信号传输电缆从电缆固定头中引出。

在所述机身的外周，位于中段设有六角台肩，两端设置为外螺纹段。

所述磁钢块为圆形块，圆形块的直径为5mm，所述磁钢块粘贴于弹性膜的磁钢面为S极。

设置在所述调制板上的霍尔元件与设置在所述弹性膜上的磁钢块的间距为4mm。

所述弹性膜是以TPR树脂为材质。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明膜式静水压力传感器能够用于检测湖泊、水库、江河及模型水槽等不同水深的静水压力

2、本发明采用弹性膜材料，以及以霍尔元件为传感元件的构造，具有精度高、分辨率好、灵敏度高、结构简单、工作可靠、体积小、重量轻、造价低、安装简便、便于自动控制、能与计算机联机进行数据处理等综合技术效果。

附图说明

图1为本发明膜式静水压力传感器使用时的状态设置示意图；

图2A为本发明内部结构剖视图；

图2B为图1A的右视示意图；

图2C为图1A的俯视示意图；

图3A为本发明中弹性膜主视结构示意图；

图3B为本发明中弹性膜侧视结构示意图；

图4A为本发明中调制板主视结构示意图；

图4B为本发明中调制板侧视结构示意图；

图中标号：1机帽；2机身；3底盖；4防护网罩；5六角台肩；6止水橡胶圈；7螺帽；8弹性膜；9嵌固圈；10磁钢块；11调制板；12通气孔；13霍尔元件；14电路板；15电缆固定头；16电缆；21盛水容器侧壁；22盛水容器底板；23水；24膜式静水压力传感器。

具体实施方式

参见图2A、图2B和图2C，本实施例中的膜式静水压力传感器24的结构形式为：

机帽1、机身2和底盖3位于同一中心轴线，相互之间螺纹连接，构成一筒体；其中，机帽1为圆盖形状、内螺纹结构、顶部开设有通孔；在机身2的外周，位于中段设有六角台肩5，以便于安装传感器24，机身2的两端设置为外螺纹段，在近机帽1所在一端的机身2外周配合设置有止水橡胶圈6和用于固定传感器24的螺帽7。

筒体在沿轴向上由设置在机身横断面上的弹性膜8分隔为两个腔室，一个是与被测压力环境相通的受压腔，另一个是与大气相通的检测腔，在检测腔内、与弹性膜8相间隔设置一调制板11，调制板11上设有通气孔12；弹性膜8与调制板11相互平行，且与筒体的中心轴线相垂直；在弹性膜8的中央迎水面侧设有一磁钢块10，对应位置的调制板11上设置有霍尔元件13，以霍尔元件13与磁钢块10构成霍尔传感器，以霍尔传感器的霍尔检测信号作为静水压力传感器输出信号。

参见图3A和图3B，弹性膜8为圆形，直径为5mm，边缘设置有嵌固圈9，嵌固圈9与机身2的接合处设有止水；参见图4A和图4B，调制板11为固定于机身2内侧壁的圆形板，板的厚度为1mm，通气孔12靠圆形板的边缘处，直径为1mm。

具体实施中，在受压腔内，位于机身的端面上设置防护网罩4，以保护弹性膜8；在底盖3的中心设置电缆固定头15，信号传输电缆16从电缆固定头15中引出，电路板14设置在检测腔内；磁钢块10为圆形块，圆形块的直径为5mm，磁钢块10粘贴于弹性膜8的磁钢面为S极；设置在调制板11上的霍尔元件13与设置在弹性膜8上的磁钢块10的间距为4mm。

弹性膜8的材质为热塑性弹性体TPR树脂；嵌固圈9和调制板11的材质为工程塑料；机帽1、机身2、防护网罩4、螺帽7、底盖3、电缆固定头15的材质为不锈钢。

参见图1，本实施例的传感器测试静水压力方法具体是按如下工序进行：

1、在盛水容器侧壁21或盛水容器底板22的测试水压力位置上钻出测试孔；

2、若对水流流动的影响无要求时，直接把膜式静水压力传感器24穿入测试孔，将传感器24中心轴线对准所需测试水压力位置高度，拧紧螺帽7固定安装；若有不能影响水流流动要求时，在测试孔内预埋测试管，将盛水容器内的测试管管端与盛水容器侧壁21或盛水容器底板22平齐，伸出水槽等盛水容器外的测试管与橡胶管连接，橡胶管另一管端与安装在测试位置同高度的膜式静水压力传感器24连接。

3、膜式静水压力传感器24安装后，其电缆与静水压力仪联接；

4、打开阀门，水23流进盛水容器；

5、静水压力仪开机，进行静水压力的测试。

静水压力p与水深Z的关系：水内的任意一点，在不同方位各作用面上的压强大小彼此相等，且静止的水内任意一点对于某一水平基准面的位置高度z与该点的压强高p/γ之和，等于同一常数C，即：Z+p/γ＝C。在重力作用下的均质液体中，任一点压强为p＝γh。式中h为该点处于液面下的深度，γ为液体容重，γh就是从该点到液面的单位面积上的液柱重量。所以，测试出的值经换算，可以得出水压力p，也可以得出水深Z。

在水压力作用下，弹性膜带着磁钢块向霍尔元件处推动，则利用霍尔元件接受强或弱磁钢磁场时输出电压改变的特性，达到静水压力传感的目的。

将弹性膜设置于弹性变形范围，有水作用时膜产生变形，无水作用时恢复原来形状，使膜始终保持良好工作状态。

本发明可实现的技术性能指标为：

1、量程：分0～30cm、0～60cm、0～100cm等水深的多种；

2、分辨率：与相应的量程为0.1mm、0.5mm、1.0mm等；

3、精度：与相应的量程为±0.1mm、±1.0mm、±5.0mm等；

4、工作温度：1～60℃；

5、尺寸：Φ35×50(直径×长)mm；

6、重量：20g。

Claims (7)

1.一种膜式静水压力传感器，其特征在于：由相互之间采用螺纹连接的机帽(1)、机身(2)和底盖(3)构成一筒体，机帽(1)的顶部开设有通孔；所述筒体在沿轴向上由设置在机身横断面上的弹性膜(8)分隔为两个腔室，一个是与被测压力环境相通的受压腔，另一个是与大气相通的检测腔，在所述检测腔内、与弹性膜相间隔设置一调制板(11)，所述调制板(11)上设有通气孔(12)；在所述弹性膜(8)的中央设有一磁钢块(10)，对应位置的调制板(11)上设置有霍尔元件(13)，以所述霍尔元件(13)与磁钢块(10)构成霍尔传感器，以所述霍尔传感器的霍尔检测信号作为静水压力传感器输出信号。

2.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是在所述受压腔内，位于机身(2)的端面上设置有防护网罩(4)。

3.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是在所述底盖(3)的中心设置电缆固定头(15)，信号传输电缆(16)从电缆固定头中引出。

4.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是在所述机身(2)的外周，位于中段设有六角台肩(5)，两端设置为外螺纹段。

5.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是所述磁钢块(10)为圆形块，圆形块的直径为5mm，所述磁钢块(10)粘贴于弹性膜(8)的磁钢面为S极。

6.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是设置在所述调制板(11)上的霍尔元件(13)与设置在所述弹性膜(8)上的磁钢块(10)的间距为4mm。

7.根据权利要求1所述的膜式静水压力传感器，其特征是所述弹性膜(8)是以TPR树脂为材质。

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