專利名稱：高精度應變式壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量壓力的傳感器，特別涉及一種高精度應變式壓力傳感器，廣泛適用于計量、工業、能源、石油、化工等領域的壓力測量。
現有應變式壓力傳感器，一般由整體式圓筒形彈性體和設置在該彈性體圓筒形外壁上的4個應變片組成，如
圖1所示，這種傳感器雖然結構簡單、制造方便、適用性強、體積小、成本低，但由于這種傳感器結構較不合理，測量精度較低，一般為0.3％～0.5％，使其適用范圍受到限制。
本實用新型之目的旨在克服上述現有技術中的不足，提供一種高精度應變式壓力傳感器。
本實用新型的技術解決方案是一種高精度應變式壓力傳感器，由筒形彈性體、設置在該筒形彈性體外表面的4個應變片組成，其特征之處是所述筒形彈性體(1)的一端頂部(4)封閉且頂部(4)厚度較薄、頂部(4)外表面設置有2個應變片C1、C2；所述筒形彈性體(1)的一段相對應的兩側外表面呈平面(5)或相似形狀、使筒壁厚度較薄，而與平面(5)相鄰的兩側的筒壁厚度較厚，并在兩側平面(5)上分別設置有一個應變片T1、T2。
本實用新型技術解決方案中所述筒形彈性體(1)的外表面還可以有圓環形隔離槽(3)，以減小諸如接管嘴、殼體等的變形對貼片區域的影響。
本實用新型技術解決方案中所述筒形彈性體(1)的未封閉的一段可以有外螺紋(6)，以便于聯接。
本實用新型具有下列特點(1)筒形彈性體1的一段相對應的兩側外表面呈平面5，即將現有技術中筒體的外圓柱面削出兩個平面，同時在未削平的部位加大壁厚，這一改變使彈性體在受壓后的應力狀態發生了質的改變削平處的壁厚很薄，而其它部位的剛度相對大得多，所以使平壁上與內孔相對應的區域既存在象現有技術那樣的拉應變，同時又存在現有技術中所沒有的彎曲應變，兩者的比值隨結構參數的不同而異，由于兩種應變對非線性的貢獻符號相反，所以兩者的綜合作用的結果就在很大程度上使非線性得到了相互補償，使得傳感器的非線性大大改善；采用組合(筒、膜片)貼片法，即在兩側平面5上各貼一個應變片T1、T1，在筒形彈性體1的頂部4(厚度很薄，相當于平膜片，當壓力作用時產生彎曲變形)設置2個應變片C1、C2，4個應變片構成全橋，試驗結果表明本實用新型比現有技術的非線性提高了3倍以上，傳感器的輸出信號增大，采用這種非線性相互補償的原理來提高傳感器的線性度效果十分明顯；(2)采用整體式結構，包括接管嘴、安裝部分等均設計成一體，在壓力敏感區域(貼片區域)與非有用變形區域之間設置應力隔離槽3，在平壁上與內孔相對應的區域具有應力集中效應，除貼片處的有用區域外，其它區域盡可能增加剛度，這樣就在結構上保證了滯后及重復性誤差大幅度減小，滯后、重復性都優于0.03％，精度提高的效果十分明顯；(3)結構和加工工藝簡單，成本低廉，結構合理，體積小，易于裝調，方便實用，成品率高，一致性好，量程復蓋范圍寬，性能穩定可靠，在工程技術和科學實驗的各個領域中具有廣闊的應用前景。
圖1是現有技術結構示意圖；圖2是圖1的B－B視圖；圖3是本實用新型實施例結構示意圖；圖4是圖3的A－A視圖；圖5是本實用新型實施例中4個應變片構成的全橋電路原理圖。
圖中1－筒形彈性體，2－應變片，3－隔離槽，4－頂部，5－平面，6－外螺紋。
下面是本實用新型的實施例一種高精度應變式壓力傳感器，由筒形彈性體1和4個應變片構成；筒形彈性體1的一端頂部4封閉、頂部4厚度較薄、頂部4外表面設置有2個應變片C1、C2；筒形彈性體1的靠頂部4一段的相對應的兩側外表面呈平面5、使筒壁厚度較薄、而與平面5相鄰的兩側的筒壁厚度較厚，兩側平面5上分別設置有一個應變片T1、T2；筒形彈性體1的外表面(平面的尾端處)有圓環形隔離槽3。
下面是中國測試技術研究院對該傳感器的標定結果量程(MPa)10060635電源(V·D·C)12121212滿量程輸出(mv)29.41120.18921.79420.468線性(％F·S)0.010.020.020.01重復性(％F·S)0.010.010.0130.01
滯后(％F·S)0.030.010.0270.01總精度(％F·S)0.030.030.040.03工作溫度范圍(℃)－10～50熱零點漂移(％F·S／C)0.020.0020.020.003熱靈敏度漂移(％F·S／C)0.020.0030.020.003零點時漂(％F·S／小時)0.010.010.010.01從標定結果看，這種傳感器輸出信號大、精度好、溫度性能好。
測量壓力時，應變片感受筒形彈性體1的應變，4個應變片組成測量全橋后輸出與壓力成正比的電壓信號，即可準確測出壓力。
權利要求1.一種高精度應變式壓力傳感器，由筒形彈性體、設置在該筒形彈性體外表面的4個應變片組成，其特征是所述筒形彈性體(1)的一端頂部(4)封閉且頂部(4)厚度較薄、頂部(4)外表面設置有2個應變片C1、C2；所述筒形彈性體(1)的一段相對應的兩側外表面呈平面(5)，使筒壁厚度較薄，并在兩側平面(5)上分別設置有一個應變片T1、T2。
2.按權利要求1所述的高精度應變式壓力傳感器，其特征是所述筒形彈性體(1)的外表面可以有圓環形隔離槽(3)。
3.按權利要求1或2所述的高精度應變式壓力傳感器，其特征是所述筒形彈性體(1)的未封閉的一段可以有外螺紋(6)。
專利摘要一種高精度應變式壓力傳感器，由筒形彈性體和4個應變片構成。其特征是筒形彈性體的封閉頂部厚度較薄并在外表面設置有2個應變片，筒形彈性體的一段相對兩側削成平面使筒壁厚度較薄并在兩平面上分別設置1個應變片，筒形彈性體外表面還可以有環形隔離槽，從而使該壓力傳感器具有高精度、小體積、量程覆蓋范圍寬、易于加工裝配、成本低、性能穩定可靠等特點。可廣泛用于計量、工業、能源、石油化工等壓力測量領域。
文檔編號G01L1/16GK2190296SQ9422724
公開日1995年2月22日 申請日期1994年2月28日 優先權日1994年2月28日
發明者王設希, 何金, 程應輝, 黃華 申請人:四川空氣動力技術開發設計測控部