專利名稱：液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發明屬于液態金屬鈉的壓力測量技術領域，具體涉及一種應用于液態金屬鈉試驗回路中測量液態金屬鈉壓力的傳感器裝置。
背景技術：
液態金屬鈉由于其良好的導熱性能，流動性能和好的中子性能，成為目前快中子反應堆首選的冷卻劑材料，因此近些年對于液態金屬鈉各項性能的實驗研究逐步深入。進行液態金屬鈉實驗時，需要對一些位置，尤其是電磁泵前后進行液態金屬鈉的壓力測量，而由于鈉獨特的化學性質，不能與空氣和水接觸，因此需要專門的壓力測量裝置對液態鈉的壓力進行測量。液態金屬鈉壓力傳感器的基本工作原理是先把壓力通過一個應變片從液態金屬鈉傳給液態鈉鉀合金，再用一個壓力傳感器把液態鈉鉀合金的壓力信號轉變為電信號從而在儀表上顯示出來。通過兩次壓力傳感，杜絕了液態金屬鈉和空氣接觸的可能性，從而提高了安全性。例如，中國專利200910040453提供一種壓容式壓力傳感器，包括殼體，該殼體圍成一個一端敞口的腔體，腔體的一個側壁上設有流體進口，腔體的敞口端設有電容器，電容器具有密閉腔體的彈性金屬片，一片剛性金屬片與彈性金屬片平行且相對地設置，一夾持件穿過并夾持剛性金屬片與彈性金屬片，彈性金屬片與剛性金屬片之間設有絕緣膜，絕緣膜與剛性金屬片平行地設置，一對信號輸出端口分別與彈性金屬片及剛性金屬片電連接。 其發明提供的壓容式壓力傳感器可用于檢測強酸性或強堿性等腐蝕性氣體或液體。但是以上專利采用的是一級傳感，如應用到測量液態金屬鈉的壓力，存在著鈉與空氣接觸的危險， 不宜作為液態金屬鈉的壓力傳感器。
發明內容
本發明的目的就是克服上述現有技術的局限性，提供了一種能夠測量液態金屬鈉壓力并能保證了鈉的安全性，適用于中小規模液態金屬鈉實驗回路裝備使用的壓力傳感
ο本發明的目的是通過以下技術方案實現的液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器，包括鈉接管、彈性應變片、鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒、鈉鉀合金-空氣壓力傳感器和壓力表；鈉接管與主管道相連，液態鈉通過鈉接管進入鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒一側； 鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒中間有一彈性應變片，應變片的兩側分別是液態鈉和液態鈉鉀合金；鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒另一側的液態鈉鉀合金通過管道進入鈉鉀合金-空氣壓力傳感器，在壓力傳感器中通過電橋電路把壓力信號轉變為電信號。所述鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒包括高壓腔、低壓腔、硅膜片和引線，其中低壓腔設置在高壓腔內部，低壓腔通過硅膜片與高壓腔隔離，在硅膜片上連接有引線，引線伸出高壓腔外部。 所述硅膜片上設置四個等值的薄膜電阻并組成電橋電路，當不受力作用時，電橋處于平衡狀態，無電壓輸出；當受到壓力作用時，電橋失去平衡而輸出電壓，且輸出的電壓與壓力成比例。 所述電橋電路包含了溫度補償電路和差動放大器；溫度補償電路通過對溫度引起的電阻變化進行補償，使得壓力傳感器精度提高；差動放大器將小的電壓信號等比放大輸出在壓力表上。本發明具有以下優點和有益效果1.采用兩級傳感，避免了鈉和空氣的接觸，大大降低了危險，提高了安全性。2.密封性能良好，可以用于液態金屬的壓力測量。3.第一級傳感(鈉-鈉鉀合金)只傳遞壓力，結構簡潔，原理簡單；第二級傳感 (鈉鉀合金-空氣)采用常見的壓阻式壓力傳感器，使用方便，適用于測量化學性質活潑的液態金屬壓力。4.第二級傳感器靈敏度高，結構尺寸小，使用壽命長，并采用了溫度補償，精度高。總之，本裝置可以有效的對液態金屬鈉回路中的鈉進行壓力測量，設計合理，結構簡單，方便使用操作，適合裝配于實驗用液態金屬鈉回路。
圖1為本發明整體結構示意圖。圖2為壓力傳感器內部結構圖。圖3為電橋原理圖。其中1為鈉接管；2為彈性應力片；3為鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒；4為鈉鉀合金-空氣壓力傳感器；5為壓力表；6為引線；7為高壓腔；8為低壓腔；9為硅膜片。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參見圖1，本發明包括鈉接管，彈性應力片，鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒、鈉鉀合金-空氣壓力傳感器、壓力表。鈉接管從需要測量壓力的主管道上接出，連接鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒，鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒中間有一彈性應力片，彈性應力片把一側鈉的壓力傳至另一側鈉鉀合金，使得兩側壓力一致。鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒中的鈉鉀合金接出后連接一鈉鉀合金-空氣壓力傳感器，在鈉鉀合金-空氣壓力傳感器中將壓力信號變為電信號并在壓力表中顯示出來。鈉鉀合金-空氣壓力傳感器內部具體結構如圖2。所述鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒包括高壓腔、低壓腔、硅膜片和引線，其中低壓腔設置在高壓腔內部，低壓腔通過硅膜片與高壓腔隔離，在硅膜片上連接有引線，引線伸出高壓腔外部。在硅膜片上制造出四個等值的薄膜電阻并組成電橋電路(如圖3)，當不受力作用時，電橋處于平衡狀態，無電壓輸出；當受到壓力作用時，電橋失去平衡而輸出電壓，且輸出的電壓與壓力成比例。電橋電路還包含了溫度補償電路和差動放大器。溫度補償電路通過對溫度引起的電阻變化進行補償，使得壓力傳感器精度提高。差動放大器將小的電壓信號等比放大輸出在壓力表上。經過在某液態金屬鈉試驗回路中使用并于回路運行過程中對回路中液態金屬鈉不定時壓力測量分析，證明該壓力傳感器能夠滿足鈉回路實驗要求，可以在試驗回路中準確測量液態鈉的壓力。而且其設計簡單，精度高，尺寸小，杜絕了鈉與空氣接觸的可能，因此本發明非常適合試驗用液態金屬鈉回路使用。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式
僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求
1.液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器，其特征在于包括鈉接管、彈性應變片、鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒、鈉鉀合金-空氣壓力傳感器和壓力表；鈉接管與主管道相連，液態鈉通過鈉接管進入鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒一側；鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒中間有一彈性應變片，應變片的兩側分別是液態鈉和液態鈉鉀合金； 鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒另一側的液態鈉鉀合金通過管道進入鈉鉀合金-空氣壓力傳感器，在壓力傳感器中通過電橋電路把壓力信號轉變為電信號。
2.如權利要求1所述液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器，其特征在于所述鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒包括高壓腔、低壓腔、硅膜片和引線，其中低壓腔設置在高壓腔內部，低壓腔通過硅膜片與高壓腔隔離，在硅膜片上連接有引線，引線伸出高壓腔外部。
3.如權利要求1所述液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器，其特征在于所述硅膜片上設置四個等值的薄膜電阻并組成電橋電路，當不受力作用時，電橋處于平衡狀態，無電壓輸出；當受到壓力作用時，電橋失去平衡而輸出電壓，且輸出的電壓與壓力成比例。
4.如權利要求3所述液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器，其特征在于所述電橋電路包含了溫度補償電路和差動放大器；溫度補償電路通過對溫度引起的電阻變化進行補償，使得壓力傳感器精度提高；差動放大器將小的電壓信號等比放大輸出在壓力表上。
全文摘要
本發明公開了一種液態金屬鈉實驗回路壓力傳感器。包括鈉接管、彈性應變片、鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒、鈉鉀合金-空氣壓力傳感器、壓力表。鈉接管與主管道相連，液態鈉可以通過鈉接管進入鈉-鈉鉀合金壓力傳感盒；壓力傳感盒中間有一彈性應變片，應變片的兩側分別是液態鈉和液態鈉鉀合金；液態鈉鉀合金通過管道進入鈉鉀合金-空氣壓力傳感器，在壓力傳感器中把壓力信號轉變為電信號；轉變后的電信號通過壓力表顯示出來。采用了兩級傳感，避免了鈉與空氣接觸的可能，密封性能良好。鈉鉀合金-空氣壓力傳感器的電橋電路采用了溫度補償電路，去除了溫度產生的誤差，提高了整體測量精度。
文檔編號G01L9/06GK102435381SQ201110350598
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者仇子鋮, 巫英偉, 李亞, 田文喜, 秋穗正, 蘇光輝 申請人:西安交通大學