CN204346632U - 一种采用组合桥路的压差传感器 - Google Patents
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Abstract
一种采用组合桥路的压差传感器，包括一个其上装有电连接器的底座和一个封装在底座上的防护壳，在防护壳内设有两只压力敏感芯体、一块信号转接板和一块信号调理板，在两只压力敏感芯体的表面上均采用离子束溅射法制作有一组具有压敏效应的薄膜电阻，按照惠斯通电桥的组桥方式将该组薄膜电阻进行组桥，并通过硅铝丝将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板上，组合桥路的输出端再通过信号调理板输接至电连接器，在底座上开有两个分别通至两只压力敏感芯体内腔的油孔。该压差传感器采用桥路组合的方式对两个压力信号求差，并对差值信号进行处理，以满足期望的输出要求，在减少输入噪声的同时，有效地提高了测量精度和正负向输出的对称度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可以实现对两个输入压力求差的采用组合桥路的压差传感器，主要用于对压力差测量精度要求较高、正负向输出对称度好的伺服机构测压领域。
背景技术
压差传感器是用来实现对两个输入压力信号求减，并按一定的方式进行输出的传感器，产品广泛应用于伺服机构测压行业。现有的压差传感器实现压力信号求减的方式是先对两个输入压力信号分别进行放大，再将两个放大信号作为运算放大器的差分输入进行求减，经进行一定的信号处理后得到所需的输出信号。虽然在对两路信号放大之前，也做了一些滤波处理，但由于在对两路放大信号就行求减时，放大器输入端输入的是两路信号，由此引入的噪声比一路输入信号最大多一倍，因而导致输出信号的精度降低；同时由于仪表放大器对于小信号的放大误差比较大，采用两路差分输入信号进行放大的话，进一步增大了小信号的输出精度，进而导致传感器的测试精度降低，同时引起正负向输出对称度低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的测量精度不高、正负向输出对称度低等缺陷，进而提供一种测量精度高、正负向输出对称度高、频响特性优异的采用桥路组合方式的压差传感器。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案如下所述。
一种采用组合桥路的压差传感器，包括一个其上装有电连接器的底座和一个焊接封装在底座上的防护壳，在防护壳的壳体内对称设有两只压力敏感芯体、一块信号转接板和一块信号调理板，在两只压力敏感芯体的表面上均采用离子束溅射法制作有一组具有压敏效应的薄膜电阻，按照惠斯通电桥的组桥方式将该组薄膜电阻进行组桥，并通过直径为0.2mm的硅铝丝将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板上，在两只压力敏感芯体的供电端分别串接有与其对应的灵敏度调节电阻，组合桥路的输出端再通过信号调理板上的信号调理电路后输接至电连接器，在底座的底面上开有两个分别通至两只压力敏感芯体内腔的油孔。
上述压差传感器中，两只压力敏感芯体中的第一压力敏感芯体的正向输出端与第二压力敏感芯体的负向输出端短接，作为组合桥路的正向输出端，第一压力敏感芯体的负向输出端与第二压力敏感芯体的正向输出端短接，作为组合桥路的负向输出端，两只压力敏感芯体的供电端串接各自的输出灵敏度调节电阻后短接，作为组合桥路的供电端，两只压力敏感芯体的接地端直接短接，作为组合桥路的接地端，在信号调理板上设置有由AD584SH/883B和AD620SQ/883B组成的信号调理电路，组合桥路的正向输出端和负向输出端经信号调理电路接至电连接器。
本实用新型的技术解决方案还包括：两只压力敏感芯体通过激光焊接方式焊接在底座上，防护壳与底座通过激光焊接在一起。
本实用新型的技术解决方案还包括：在底座上设有四个用于与液压机械装接的安装孔。
实际工作中，液压油通过两个油孔分别进入两只压力敏感芯体内腔，于是两只压力敏感芯体上薄膜溅射的惠斯通桥路将感应到的压力信号转换成电信号，并在信号转接板上采用桥路组合的方式对两个压力信号求差并输出，再经过信号调理板上的信号调理电路将之放大成所需要的信号并做滤波处理，最后通过电连接器输出，满足伺服机构测压领域高精度及正负向输出高对称度的输出要求。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型所述压差传感器采用组合桥路的测压设计结构，功耗低(≤11mA)、输出精度高(≤0.5％)、抗干扰能力强、正负向输出对称性好；
2、本实用新型采用高精度、宽温区、高可靠性的电子元器件，因此工作温度范围宽，输出温度特性好，热零点漂移小；
3、该压差传感器结构中敏感芯体与底座通过激光焊焊接，焊缝承压达到50MPa，防护壳与底座通过激光焊接，从而将整个敏感芯体及电路板进行密封，并进行电磁干扰的屏蔽，保证了传感器测量的可靠性；
4、本实用新型的结构设计合理，充分考虑的结构可靠性，因此抗振动、冲击能力强。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
图2是图1的B向结构示意图。
图3是本实用新型压力敏感芯体与信号转接板进行桥路组合的电路原理图，图中Sensor1和Sensor2分别为传感器1和传感器2。
图中的各数字标记的名称分别是：1－防护壳，2－信号调理板，3－第一压力敏感芯体，4－底座，5－油孔，6－电连接器，7－油孔，8－第二压力敏感芯体，9－信号转接板，10－密封垫圈，11－安装孔。
具体实施方式
参见附图，本实用新型所述压差传感器由底座4、防护壳1、第一压力敏感芯体3(图3中Sensor1,即传感器1)、第二压力敏感芯体8(图3中Sensor2,即传感器2)、信号调理板2、信号转接板9等部分组成。防护壳1密封(焊接)安装在底座4上，在两只压力敏感芯体的表面上均采用离子束溅射法制作有一组具有压敏效应的薄膜电阻，按照惠斯通电桥的组桥方式将该组薄膜电阻进行组桥，并通过直径为0.2mm的硅铝丝将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板9上，该组合桥路仅仅是通过在第一压力敏感芯体3和第二压力敏感芯体8的供电端分别串接与其对应的灵敏度调节电阻来实现，无需额外集成电路。组合桥路的输出端与信号调理板2上的信号调理电路的输入端联接。在底座4上设有与信号调理板2输出线连接的电连接器6，在底座4的底面上开有两个分别通至第一、二压力敏感芯体3、8内腔的油孔5、7，另外在底座4的底面上还设有四个用于与伺服机构液压机械连接的安装孔11。
本实用新型的电路设计结构参见图3。第一压力敏感芯体3(Sensor1)的正向输出端与第二压力敏感芯体8(Sensor2)的负向输出端短接，作为组合桥路的正向输出端，第一压力敏感芯体3(Sensor1)的负向输出端与第二压力敏感芯体8(Sensor1)的正向输出端短接，作为组合桥路的负向输出端，两只压力敏感芯体的供电端分别串接过与其对应的输出灵敏度调节电阻后短接，作为组合桥路的供电端，两只压力敏感芯体的接地端直接短接，作为组合桥路的接地端。在信号调理板2上设置有由AD584SH/883B和AD620SQ/883B组成的信号调理电路，组合桥路的正向输出端和负向输出端经信号调理电路接至电连接器6。
【应用实例】
采用本实用新型所述压差传感器测量伺服***两个压力接口压力差的方法按以下步骤实现：
第一步，在传感器两个压力油口处的凹槽放置密封垫圈10，将传感器安装到伺服***上的待测压力源(发动机的前顶盖)上，通过安装孔11紧固安装螺钉；
第二步，通过传感器的电连接器将传感器连接至传感器数据采集***上，打开供电***，对传感器进行满量程压力加载，维持半分钟后，释放压力，然后照此继续加压、泄压，总共三次；
第三步，对传感器的输出进行采集，采集到的数据即为传感器的零点；
第四步，对伺服***的两个压力源分别施加某个压力值，即使液压油通过左、右两个油孔5、7分别进入第一压力敏感芯体3、第二压力敏感芯体8内腔，待压力稳定后，传感器两个压力接口对应的两只压力敏感芯体(3、8)均会受到一定的压力而产生形变，两只压力敏感芯体(3、8)上的薄膜式惠斯通电桥感应到压力信号后，其各自桥臂上的电阻也会发生相应地变化，通过桥路组合，将两个桥路电阻的变化转化为两个电信号的差并输出；再通过信号调理电路板的调理放大，将该电信号送至传感器的输出端，从而被数据采集***采集到；由于传感器输出电压与两个压力信号差有对应关系VO＝k(P1-P2)，VO为传感器的输出电压，P1、P2分别为第一压力敏感芯体3、第二压力敏感芯体8所受到的压力，k为比例系数，后续信号处理***就可以在采集传感器输出电压后根据这个对应关系换算出两个压力源的压力差。
Claims (4)
1.一种采用组合桥路的压差传感器，包括一个其上装有电连接器(6)的底座(4)和一个焊接封装在底座(4)上的防护壳(1)，其特征在于：在防护壳(1)的壳体内对称设有两只压力敏感芯体、一块信号转接板(9)和一块信号调理板(2)，在两只压力敏感芯体的表面上均采用离子束溅射法制作有一组具有压敏效应的薄膜电阻，按照惠斯通电桥的组桥方式将该组薄膜电阻进行组桥，并通过直径为0.2mm的硅铝丝将惠斯通电桥的引出点焊接至信号转接板(9)上，在两只压力敏感芯体的供电端分别串接有与其对应的灵敏度调节电阻，组合桥路的输出端再通过信号调理板(2)上的信号调理电路后输接至电连接器(6)，在底座(4)的底面上开有两个分别通至两只压力敏感芯体内腔的油孔(5、7)。
2.根据权利要求1所述的采用组合桥路的压差传感器，其特征在于：两只压力敏感芯体中的第一压力敏感芯体(3)的正向输出端与第二压力敏感芯体(8)的负向输出端短接，作为组合桥路的正向输出端，第一压力敏感芯体(3)的负向输出端与第二压力敏感芯体(8)的正向输出端短接，作为组合桥路的负向输出端，两只压力敏感芯体的供电端串接各自的输出灵敏度调节电阻后短接，作为组合桥路的供电端，两只压力敏感芯体的接地端直接短接，作为组合桥路的接地端，在信号调理板(2)上设置有由AD584SH/883B和AD620SQ/883B组成的信号调理电路，组合桥路的正向输出端和负向输出端经信号调理电路接至电连接器(6)。
3.根据权利要求1所述的采用组合桥路的压差传感器，其特征在于：两只压力敏感芯体通过激光焊接方式焊接在底座(4)上，防护壳(1)与底座(4)通过激光焊接在一起。
4.根据权利要求1所述的采用组合桥路的压差传感器，其特征在于：在底座(4)上设有四个用于与液压机械装接的安装孔(11)。
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| CN105403349A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-16 | 陕西电器研究所 | 一种采用组合桥路的四余度压差传感器 |
| CN105628289A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-06-01 | 陕西电器研究所 | 一种采用溅射薄膜芯体的四余度压力传感器 |
| CN107192848A (zh) * | 2015-07-22 | 2017-09-22 | 王振环 | 基于惠斯通电桥的人体加速或发力能力比较装置 |
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| CN105628289B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-03-26 | 陕西电器研究所 | 一种采用溅射薄膜芯体的四余度压力传感器 |
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