CN1108516C - 陶瓷厚膜电阻压力变送器 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷厚膜电阻压力变送器，其特征是采用陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片，该压力敏感芯片是在陶瓷片内烧结有构成检测桥的厚膜电阻网络。采用管状底座，管状底座内侧壁上有一与压力敏感芯片直径相同的平台，压力敏感芯片由采用螺纹旋进的圆形压紧环压封在平台上，在芯片与平台之间设置防腐密封垫；在位于圆形压紧环上方的变送器壳体内，设置变送线路板，信号线自壳体顶部插座引出。本发明可较大地提高变送器性能价格比，满足自动控制和集中检测的需要。

Description

陶瓷厚膜电阻压力变送器

本发明涉及压力变送装置。更具体地说，是一种应用在工业过程控制和检测***中，对被控介质的压力进行检测，并将测得的压力信号进行放大，变换成标准电信号传送的压力变送器。

长久以来，传统的压力变送器已经在控制***中取得了一定的地位。例如，利用材料的机械、力学性能和一些电子技术构成的DDZI型或DDZI型力平衡式压力变送器。但是，随着越来越多的生产工艺过程的自动控制和集中检测的需要，传统的压力变送器的体积笨重、稳定性差等问题已逐渐被体现出来，而体积小、性能高的电子式压力变送器日益受到重视，如电容式、扩散硅式压力变送器。但现有技术中的这类变送器的力敏元件需要进口，价格昂贵，不能同时满足性能价格比高的要求。尤其是扩散硅压力变送器，还存在着温漂大、稳定性差的缺陷。目前的陶瓷类压力变送器，仅仅在德国E+H公司出品陶瓷电容型。至于陶瓷电阻型，尚无产品。

本发明的目的在于，避免上述现有技水中的不足之处，提供一种以陶瓷厚膜电阻芯片作为力敏元件的压力变送器，以提高变送器性能价格比，满足自动控制和集中检测的需要。

本发明的目的还在于避免已有技术中的不足，提供一种体积小，密封性好，现场互换性强的压力变送器。

本发明的再一目的是提供一种以国际标准信号进行传输的压力变送器。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

本发明采用陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片，所述陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片是在陶瓷片内烧结有构成检测桥的厚膜电阻网络；

本发明的结构特征还在于采用管状底座，管状底座内侧壁上有一与陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片直径相同的平台，所述陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片由采用螺纹旋进的圆形压紧环压封在平台上，在该压力敏感芯片与平台之间设置环形防腐密封垫；在位于圆形压紧环上方的变送器壳体内，设置变送线路板，所述变送线路板铆固在圆形压紧环上，信号线自壳体顶部插座引出。

本发明的结构特征还在于设置在所述变送线路板上的信号变送电路采用两线制变送器功能模块、模块的信号输入端与压力敏感芯片检测信号输出端连接，以模块电源信号输出端脚作为变送器信号输出端脚。

厚膜电阻具有力敏效应，由于弹性体陶瓷片的变形，使印烧在弹性体上的厚膜电阻网络产生一与压力信号成正比的电信号，这一电信号再经过信号变换电路进行补偿、放大、转换、调试成为标准的电流输出信号，从而达到压力信号变送之目的。

与已有技术相比，本发明具有如下明显优势。

1、本发明中陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片是采用混合集成电路中的厚膜技术(TFT)制造，该工艺简单，调整方便，设计灵活，并可以自动化生产，且材料选择自由，易于其它电子元器件混合集成在一起。当要求价格低，性能高或大批量生产时，这些特性是至关重要的。由于陶瓷厚膜电阻是通过丝网印刷将厚膜电阻浆料烧结在陶瓷弹性膜片上，使电阻和弹性体为一体，当膜片承受压力时，厚膜电阻和陶瓷膜片应变完全一致，所以使变送器具有优良的线性度、重复性、迟滞性和高的可靠性。此外，该膜片耐高温、而腐蚀、长期工作无蠕变和塑性变形，所以可使变送器在各种工作环境和宽温度区域内可靠地工作。

2、本发明中的压力敏感芯片是由圆形压紧环采用螺纹旋进挤压的方式进行压封，变送电路也同时设置在变送器容腔内，其整体结构简单、紧凑、体积小，完全满足密封、抗振动和现场互换性好的要求。

3、本发明较之已有技术，其性能、价格比有较大的提高，具有广泛的适用性。由于采用国际标准信号制4-20mA两线制传输，有利于现场使用和各仪表***配套。其主要技术指标如下：

量程：0～25MPa各量程

精度：0.1级  0.5级 1.0级

供电电源：U＝12～36VDC    负载RL＜(U-12V)/20mA(KΩ)

输出信号：4-20mADC(二线制)

工作温度：-20℃～+80℃；-40℃～+120℃

允许过载：150％  200％

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片结构示意图。

图3为本发明变送电路原理示意图：

以下通过实施例，结合附图对本发明作进一步描述。

实施例：

参见图1，采用管状底座1。底座1下端具有外螺纹接口，这一接口用以与被测介质管道螺纹连接。在其接口端面上，开设有内外两道环形凹槽11，以便形成接口处的双层密封，从而保证密封的可靠性。底座1上端同时设有内、外接口螺纹。底座1内侧壁上有一平台10，平台10的直径与陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片3的直径相同，平台10上表面也开设有环形密封凹槽12。陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片3由采用螺纹旋进的圆形压紧环4压封在平台10上。在圆形压紧环4与陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片3之间，以及在陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片3与底座平台10之间，分别垫有防腐密封垫2。为了便于圆形压紧环4的旋入，在圆形压紧环4的上端面上开设有卡槽，工具可***卡槽进行紧固。

当用于低压测量时，由圆形压紧环4直接旋入压紧即成。但在用于中、高压测量时，圆形压紧环4与底座1之间需焊接。作为中、高压测量，在位于敏感芯片3与平台10之间的防腐密封垫2处，需加粘连剂。此外，在位于圆形压紧环4上方的变送器壳体6内，设置变送线路板5，变送线路板5铆固在圆形压紧环4上，信号线自壳体顶部插座7引出。信号线的引出方式除此之外，还可直接通过壳体上端并帽螺丝引出，在并帽螺丝上有一圆形引线孔。也可以直接通过壳体上端另加的防爆接线盒引出。

本实施例中，壳体6和底座1均采用不锈钢原材料。

参见图2，陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片采用混合集成电路中的厚膜技术(TFT)制造，在陶瓷片8内烧结构成检测桥的厚膜电阻网络9。厚膜电阻网络9中的各厚膜电阻可按如图1所示的对称分布。

参见图3，本实施例中，设置在变送线路板5上的信号变送电路采用IC模块AD693，模块AD693为美国模拟器件公司专门开发的两线制变送器功能模块，是一完整的低电压/电流变换的回路信号调节器，它可以接收压力敏感芯片的弱电压信号，以二线制输出方式输出标准电流，其零点电流和满度电流的调节是独立进行的，输出范围有4-20mA、0-10mA、12±8mA三种可供选择，能自己供给传感器的工作电压，负载能力强，工作电压范围宽，并具有电源反向保护功能。本实施例的应用是将模块IC的信号输入端17、18脚与压力敏感芯片检测信号输出端连接，并以模块电源信号输出端脚10、7脚作为变送器信号输出端脚。

当被测介质(气体或液体)的压力P通过底座下端螺纹接口进入变送器时，首先作用在陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片上，作为弹性体的陶瓷芯片将产生一变形，随着这一变形，厚膜电阻网络将产生出与压力信号成正比的电信号，这一电信号通过功能模块IC之后，成为标准的4-20mA电流输出信号。

Claims (2)

1、一种陶瓷厚膜电阻压力变送器，其特征是：采用陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片(3)，所述陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片(3)是在陶瓷片(8)内烧结有构成检测桥的厚膜电阻网络(9)；采用管状底座(1)，管状底座(1)内侧壁上有一与陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片(3)直径相同的平台(10)，所述陶瓷厚膜电阻压力敏感芯片(3)由采用螺纹旋进的圆形压紧环(4)压封在平台(10)上，在该压力敏感芯(3)与平台之间设置环形防腐密封垫(2)；在位于圆形压紧环(4)上方的变送器壳体(6)内，设置变送线路板(5)，所述变送线路板(5)铆固在圆形压紧环(4)上，信号线自壳体顶部插座(7)引出。

2、根据权利要求1所述的陶瓷厚膜电阻压力变送器，其特征在于设置在所述变送线路板(5)上的信号变送电路采用两线制变送器功能模块IC(AD693)，所述模块IC的信号输入端(17、18脚)与压力敏感芯片检测信号输出端连接，并以模块电源信号输出端脚(10、7脚)作为变送器信号输出端脚。