一種耐輻射耐高溫壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐輻射耐高溫壓力傳感器，用于測量核反應系統中的600℃高溫金屬液體和氣體，是核反應堆電源中的一種關鍵特種器件。其主要由兩個部分組成：第一級壓力-位移轉換機構和第二級橋式差動電感轉換器。本發明中壓力-位移轉換機構將高溫流體壓力量轉換為推力，推力推動磁性材料產生位移引起線圈電感量變化，再通過橋式差動電感轉換器檢測電感的變化并轉換為電信號輸出，精密的機械結構實現其在高溫強輻射等復雜環境中的可靠應用，為保障我國未來核技術的發展具有重要意義。
【專利說明】—種耐福射耐高溫壓力傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及核反應堆電源系統壓力參數測量領域，特別是一種耐輻射耐高溫壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]高溫強輻射等環境中的壓力測量是測控技術的重點、難點之一。核反應等領域常常需要在高溫強輻射等環境中進行壓力測量與控制，高性能的耐輻射耐高溫小型壓力傳感器是上述領域中的關鍵器件之一。
目前，高溫壓力傳感器主要有合金薄膜高溫壓力傳感器、擴散硅高溫壓力傳感器和S01、SiC高溫壓力傳感器等。其中，合金薄膜高溫壓力傳感器輸出信號較小，同時在高溫環境下，因彈性元件存在熱膨脹從而產生附件的熱應力，影響了合金薄膜高溫壓力傳感器的精度；擴散硅高溫壓力傳感器高溫條件下器件特性下降明顯，超過125°c時，傳感器的性能會嚴重惡化以至失效，在600°C時會發生較大的電流泄漏，導致信號處理系統和電路的極度失調；基于SO1、SiC材料制備的高溫壓力傳感器結構小巧，使用溫度能達300°C或更高，在輻射、耐腐蝕等環境中優勢明顯，但是SO1、SiC壓力傳感器高溫環境中引線的退化問題成為制約其高溫環境應用的瓶頸。由于高溫環境下供電和導線連接困難，信號處理電路也難以正常工作，常規高溫壓力傳感器的使用受到極大限制。
[0003]專利CN 1514219提供了一種固態壓阻式耐高溫壓力傳感器，實現了 200°C以上惡劣環境的溫度測量，但是難以勝任測量介質溫度高達600°C要求；專利CN 102169036提供了一種高溫^O(TC)壓力測量無源無線聲表面波傳感器，可工作于600°C高溫，但是硅酸鎵鑭(LGS)是一種新型材料，基于這種材料的聲表面波(SAW)器件的加工工藝并不像傳統壓電材料如石英、鈮酸鋰等成熟，因此器件的制作難以完全達到設計要求，無法在空間高溫強輻射等環境中可靠使用。因此，研究適合高溫強輻射等環境中可靠應用的傳感技術具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種耐輻射耐高溫壓力傳感器，解決現有傳感器不能測量核反應系統中的600°C高溫金屬液體和氣體壓力的問題，實現壓力傳感器在高溫強輻射等環境中的可靠應用。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種耐輻射耐高溫壓力傳感器，包括外殼，所述外殼一側固定連接有螺紋管接頭，所述外殼另一側固定連接有基座，所述螺紋管接頭內水平設置有壓力導管，所述壓力導管通過活塞與可在所述外殼內水平移動的活動板連接；所述外殼上底面內側和下底面內側各開設有一個用于限制所述活動板位移距離的限位槽；所述活動板與靠近所述基座一側的外殼之間的空間內固定有一根水平波紋管，所述波紋管外套有一根彈簧管，所述彈簧管一端與所述活動板連接，所述彈簧管另一端與所述外殼內側壁連接；所述活動板中部連接有一根水平設置并延伸到所述基座內腔中的滑桿，所述滑桿上套有電磁感應裝置。
[0006]作為優選方案，所述限位槽寬度為O?12mm，限位槽對活動板的位移距離進行限制，起過壓保護作用。
[0007]作為優選方案,所述活塞與所述活動板上部或下部接觸,防止活動板轉動(活塞與活動板中部接觸時，由于活動板是圓形的，活動板容易轉動)。
[0008]作為優選方案，所述彈簧管通過墊塊與所述活動板連接，墊塊一側可以與活動板固定連接，彈簧管一端可以與墊塊另一側固定連接，使活動板與波紋管、外殼之間更好地密封，從而更好地推動滑桿。
[0009]所述電磁感應裝置包括套在所述滑桿上且能與所述滑桿一起水平移動的導磁體、套在所述非導磁材料管上的線圈導磁罩，所述非導磁材料管上纏繞有電感線圈。
[0010]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:本發明的傳感器體積小，結構精密，能在高溫強輻射等復雜環境中可靠測量壓力，不僅在高溫壓力測量領域具有非常大的應用潛力，而且特別適用于核反應堆電源系統壓力參數的測量，為保障我國未來核技術的發展具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一實施例整體結構示意圖；
圖2為本發明一實施例壓力傳感器壓力-位移轉換結構示意圖；
圖3為本發明一實施例壓力傳感器橋式差動電感轉換器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1-圖3所示，本發明一實施例壓力傳感器外形尺寸為0 70mmX160mm，主要由兩個部分組成:第一級壓力-位移轉換機構和第二級橋式差動電感轉換器。
[0013]第一級壓力-位移轉換機構包括外殼10,外殼10內部為真空；外殼10 —側固定連接有基座1，外殼10另一側的螺紋管接頭2內的壓力導管3和活動板6通過活塞4連接，活塞4位于活動板6偏心位置(即不在活動板中心位置上)，限位槽7對活動板6的位移距離進行限制，活動板6與彈簧管8通過墊塊11連接，彈簧管8的另一端焊接到外殼內側壁上，活動板6與波紋管9密封連接，彈簧管8套在波紋管9上，波紋管9的另一端連接到外殼內側壁，活動板6的中部連接滑桿5并延伸到第二級橋式差動電感轉換器的基座I內腔中。滑桿5上套有導磁體12，導磁體12為高導磁材料或銜鐵，非導磁材料管13和19上套裝有2個參數相同的螺線管式電感線圈14和18，電感線圈14和18外層是線圈導磁罩20和15，電感轉換器外罩16將兩個線圈導磁罩20和15封裝起來。
[0014]本發明中壓力-位移轉換機構將高溫流體壓力量轉換為推力，推力推動磁性材料產生位移引起線圈電感量變化，再通過橋式差動電感轉換器檢測電感的變化并轉換為電信號輸出。測量介質壓力通過壓力導管3傳遞到傳感器內部，對活動板6形成推力，活動板6通過與之連接的活塞4定位，活塞4位于活動板6偏心位置，防止活動板6轉動，限位槽7對活動板6的位移距離進行限制，起過壓保護作用，槽寬12mm。彈簧管8材料為耐高溫不銹鋼。活動板6的位移線性和位移量取決于彈簧管8的性能。活動板6與波紋管9密封連接，波紋管6的另一端連接到殼體，內部抽真空。波紋管6起壓力密封隔離作用，其相同壓縮量需要的力遠小于彈簧管8所需的力(1/8?1/10)，因此，活動板6的壓力一位移轉換性能主要取決于彈簧管8的性能。滑桿5延伸到后級電感線圈14和18的內部，活動板6位移帶動滑桿5位移。在滑桿5上裝有銜鐵，在壓力作用下，滑桿5帶動銜鐵在鋁管中移動，鋁管外層套裝有2個參數相同的螺線管式電感線圈14和18，銜鐵的位移引起電感線圈14和18電感量的變化，兩個電感線圈電感量的變化形成電勢差，并被轉換為電信號輸出。
【權利要求】
1.一種耐輻射耐高溫壓力傳感器，包括外殼(10)，所述外殼(10)—側固定連接有螺紋管接頭(2)，所述外殼(10)另一側固定連接有基座(1)，其特征在于，所述螺紋管接頭(2)內水平設置有壓力導管(3 )，所述壓力導管(3 )通過活塞(4 )與可在所述外殼(10 )內水平移動的活動板(6)連接；所述外殼(10)上底面內側和下底面內側各開設有一個用于限制所述活動板(6)位移距離的限位槽(7);所述活動板(6)與靠近所述基座(I) 一側的外殼(10)之間的空間內固定有一根水平波紋管(9)，所述波紋管(9)外套有一根彈簧管(8)，所述彈簧管(8)—端與所述活動板(6)連接，所述彈簧管(8)另一端與所述外殼(10)內側壁連接；所述活動板(6)中部連接有一根水平設置并延伸到所述基座(I)內腔中的滑桿(5)，所述滑桿(5)上套有電磁感應裝置。
2.根據權利要求1所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述限位槽(7)寬度為O?12mm。
3.根據權利要求2所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述限位槽(7)寬度為 12mm。
4.根據權利要求1所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述活塞(4)與所述活動板(6)上部或下部接觸。
5.根據權利要求1所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述彈簧管(8)通過墊塊(11)與所述活動板(6 )連接。
6.根據權利要求1所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述電磁感應裝置包括套在所述滑桿(5)上且能與所述滑桿(5) —起水平移動的導磁體(12)、套在所述非導磁材料管(13)和(19)上的線圈導磁罩(20)和(15)，所述非導磁材料管(13)和(19)上纏繞有電感線圈(14)和(18)。
7.根據權利要求6所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述電磁感應裝置中的兩個電感線圈(14)和(18)參數相同，所述電磁感應裝置外套有一個電感轉換器外罩(16)。
8.根據權利要求6或7所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述導磁體(12)為銜鐵。
9.根據權利要求6或7所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述非導磁材料管(13)和(19)為鋁管。
10.根據權利要求1至5之一所述的耐輻射耐高溫壓力傳感器，其特征在于，所述彈簧管(8)采用耐高溫不銹鋼材料制作。
【文檔編號】G01L9/10GK103512697SQ201310466453
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】王棟, 張建國, 顏志紅, 金忠, 藍鎮立 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所