专利名称：一种差压传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压力测量装置，特别是涉及一种用于压力差控制 的差压传感器。
背景技术：
在电工、仪器仪表等行业中，经常要求对容器、设备的压力差进 行控制，这时，常常会使用到差压传感器。目前，在制备差压传感 器时，其内的弹性敏感元件大都采用波登管、波紋管和膜片。对于 波登管型和波紋管型差压传感器，正负压腔为同一弹性元件，压力 作用在弹性元件的单侧，因此在使用中存在着静压不高的问题。而 膜片型差压传感器的结构复杂，内部需要充油并抽真空，因而使得 成本较高。同时，这些差压传感器只有机械表头显示，不能进行电 信号输出，无法与自动控制系统相连，由此不能有效地控制容器、 设备的内外压力变化速率及压力差的大小，大大制约了差压传感器 的应用。
因此，需要研制开发出一种既有高静压，又有机械表头显示和电 信号输出两种输出方式的新型的差压传感器，以满足日益发展的需 要进行自动控制的压力测量仪器的需要。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种如下所述的新颖的差 压传感器，该差压传感器不仅具有机械表头的指针显示，而且具有 电信号输出，可以将被测容器、设备的压力差反馈至电控系统。
为实现上述目的，本发明通过如下的技术方案实现 根据本发明提供了一种差压传感器，包括封装外壳；第一和第二
4传感元件及其分别形成的第一和第二腔室，该第一腔室具有与外界
连通的第一压力口，第二腔室具有与外界连通的第二压力口；用于 将传感元件的变形传输、放大的变形传输和放大组件；用于指示压 力变化的指针；以及用于使指针复位的弹簧，其中，第二和第二传 感元件的末端分别与长连杆的两端铰接，该差压传感器进一步包括 用于感应第 一传感元件或第二传感元件的变形的形变感应装置，该 形变感应装置与外部电控系统相连接，可向外部电控系统传输电信
—，
在根据本发明的一种优选实施方式中，形变感应装置为如下所述 的压力应变片，即，该压力应变片能够随第一传感元件或第二传感 元件的形变而产生形状改变。
在根据本发明的另 一种优选实施方式中，压力应变片可以设置在 如下位置上传感元件的侧壁上、传感元件的侧壁上。
在根据本发明的另外一种优选实施方式中，压力应变片为从如下 所述的组中选取的元件半导体应变片、金属应变片、陶瓷应变片。
在根据本发明的再一种优选实施方式中，形变感应装置为能够检 测到第 一传感元件或第二传感元件的形变并产生电信号的霍尔元 件。
在根据本发明的一种优选实施方式中，霍尔元件可以设置在如下 所述的位置上第一传感元件与长连杆之间、第二传感元件与长连 杆之间、以及第二传感元件与短连杆之间。
在根据本发明的另一种优选实施方式中，形变感应装置为安装在 中心齿轮上的电位器，该电位器的电阻调节部件与中心齿轮连接并 可由中心齿轮带动而产生运动，从而使电位器的电阻发生变化。
在根据本发明的另外一种优选实施方式中，两传感元件分别为一 根弯成圆弧形且末端逐渐变细的管子，其截面呈椭圆形，椭圆的短 轴方向与管子弯曲的径向方向一致。
在根据本发明的再一种优选实施方式中，变形传输和放大组件包 括长连杆、短连杆、摆杆和齿轮组，该齿^^组固定于第二传感元件围成的区域内，与摆杆的一端连接，其中心齿轮位于第二传感元件
围成的区域中央，在该中心齿轮上安装有指针；短连杆两端分别与 第二传感元件和摆杆绞接；弹簧的一端与中心齿轮连接，另一端与 指针相接触。
本发明的有益效果在于该发明通过在 一 个传感器内设置两个传
使静压得到了提高；同时，其封装外壳对密封度要求不高，使该差 压传感器的制备工艺简单；另外，该差压表同时具有机械表头显示 和电信号输出两种输出方式，可以将被测容器、设备的内外压力变 化速率及压力差的大小反馈至电控系统，有利于进行工业控制。
图1是根据本发明第一优选实施例的差压传感器的结构示意图； 图2是根据本发明第二优选实施例的差压传感器的结构示意图； 以及
图3是根据本发明第三优选实施例的差压传感器的结构示意图。 附图标记
l第一传感元件；2第一压力口； 3第二传感元件；4第二压 力口； 5长连杆；6短连杆；7摆杆；8齿轮组；9中心齿轮；10 指针；ll弹簧；12第一腔室；13第二腔室；15封装外壳；
20压力感应装置；201压力应变片；202霍尔元件；203电 位器。
具体实施例方式
下面将根据附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。 图1示出了根据本发明的第一优选实施例的差压传感器的结构 示意图。在本实施方式中，差压传感器包括封装外壳15;第一和第 二传感元件l、 3及其分别形成的第一和第二腔室12、 13，该第一腔 室12具有与外界连通的第一压力口 2,该第二腔室13具有与外界连通的第二压力口4;用于将传感元件l、 3的变形传输、放大的变形 传输和放大组件；用于指示压力变化的指针10;以及用于使指针IO 复位的弹簧ll。另外，第一和第二压力口 2、 4分别用于与被测容器 的一个测试端相连，第一腔室2与第二腔室4之间不相连通，保证 被测容器两测试端的气体进入差压表后不混合。
如图1所示，第一传感元件1和第二传感元件3分别为一根弯成 圆弧形且末端逐渐变细的管子，其截面呈椭圆形，椭圆的短轴方向 与管子弯曲的径向方向一致。在本实施方式中，在第二传感元件3 的侧壁上设置有压力应变片201,但该压力应变片201亦可设置在第 一传感元件1的侧壁上。该压力应变片201可以是半导体应变片、 金属应变片、陶瓷应变片，它与外部电控系统相连接，用于向外部 电控系统传输电信号。
此外，上述差压传感器的变形传输和放大组件包括长连杆5、短 连杆6、摆杆7和齿^r组8，其中，长连杆5两端分别与两传感元件 1、 3的末端铰接。当两个传感元件1、 3的形变不同时，长连杆5 的两端分别受到传感元件1和传感元件3的不同的作用力，致使长 连杆5产生运动。
齿轮组8固定于第二传感元件3围成的区域内，与摆杆7的一端 连接，其中心齿轮9位于第二传感元件3围成的区域中央，在该中 心齿轮9上安装有指针10。短连杆6的两端分别与传感元件3的末 端和摆杆7绞接，而摆杆7的另一端与齿轮组8连接。当传感元件1、 3产生的形变不同时，便会推动长连杆5运动，从而带动短连杆6 运动，进而使摆杆7转动，带动齿轮组8转动，齿轮组8将摆杆7 的微量转动放大，并带动安装在其中心齿轮9上的指针IO转动。另 外，弹簧11的一端与中心齿轮9连接，另一端与指针10相接触， 用于指针10的自动复位。
在进行压力测试时，首先将第一压力口 2和第二压力口 4分别与 测试容器的两测试端之一连接。当第一传感元件1和第二传感元件3 内的气压相同时，两传感元件l、 3的变形一致，长连杆5不产生运动，指针10的位置不变，指示为零。当两腔室12、 13中的压力不 相同时，在第一腔室12中的压力大于第二腔室13中的压力的情况 下，传感元件1的变形大于传感元件3的变形，从而推动长连杆5 向下运动，进而推动短连杆6使摆杆7作微量转动，并通过齿轮组8 将运动放大并带动指针10逆时针转动。反之，当第一腔室12中的 压力小于第二腔室13中的压力时，指针10将顺时针转动。当传感 元件3产生形变时，设置在其侧壁上的压力应变片201产生形状变 化，其电阻率也会随之发生变化，因此可以向外界输出不同的电信 号，达到自动控制的目的。当测试停止时，弹簧ll储存的机械能可 使指针10归零。
图2是根据本发明的第二优选实施例的差压传感器的结构示意 图，在本实施方式中，形变感应装置20为霍尔元件202,其可以位 于第二传感元件3与短连杆6之间，也可以位于第一传感元件1与 长连杆5之间，还可以位于第二传感元件3与长连杆5之间，在本 实施方式中，将该霍尔元件202设置于第二传感元件3与短连杆6 之间。在本实施方式中，霍尔元件202采用将霍尔器件、磁性材料 和变换电路一体化封装的方式，其能够将位移量转化为霍尔电势输 出。其信号输出端与外部电控系统相连接，可将电信号传输给外部 电控系统。
在进行压力测试时，首先将第一压力口 2和第二压力口 4分别与 测试容器的两测试端之一连接。当第一传感元件1和第二传感元件3 内的气压相同时，两传感元件l、 3的变形一致，长连杆5不产生运 动，指针10的位置不变，指示为零。当两腔室12、 13中的压力不 相同时，在第一腔室12中的压力大于第二腔室13中的压力的情况 下，传感元件1的变形大于传感元件3的变形，从而推动长连杆5 向下运动，进而推动短连杆6使摆杆7作微量转动，并通过齿轮组8 将运动放大并带动指针IO逆时针转动。反之，当第一腔室12中的 压力小于第二腔室13中的压力时，指针IO将顺时针转动。当传感 元件3产生形变时，与其相连的霍尔元件202随之产生位移，其内的变换电路将位移量转化为电信号，其信号输出端与外部电控系统 相连接，可将电信号传输给外部电控系统，达到自动控制的目的。 当测试停止时，弹簧11储存的机械能可使指针10归零。
图3是根据本发明的第三优选实施例的差压传感器的结构示意 图，在本实施方式中，形变感应装置20为安装在中心齿轮9上的电 位器203,该电位器203的电阻调节部件与中心齿轮9连接，可由中 心齿轮9带动而产生运动，从而使电位器203的电阻发生变化，该 电位器203的输出端与外部电控系统相连接，可向外部电控系统传 输电信号。
在进行压力测试时，首先将第一压力口 2和第二压力口 4分别与 测试容器的两测试端之一连接。当第一传感元件1和第二传感元件3 内的气压相同时，两传感元件l、 3的变形一致，长连杆5不产生运 动，指针10的位置不变，指示为零。当两腔室12、 13中的压力不 相同时，在第一腔室12中的压力大于第二腔室13中的压力的情况 下，传感元件1的变形大于传感元件3的变形，从而推动长连杆5 向下运动，进而推动短连杆6使摆杆7作微量转动，并通过齿轮组8 将运动放大，指针IO逆时针转动。反之，当第一腔室12中的压力 小于第二腔室13中的压力时，指针IO将顺时针转动。随着中心齿 轮9的转动，与其相连的电位器203的电阻调节部件在中心齿轮9 的带动下产生运动，使电位器203的电阻发生变化，从而使输出的 电信号发生变化。该电位器203的输出端与外部电控系统相连接， 可向外部电控系统传输电信号，达到自动控制的目的。当测试停止 时，弹簧11储存的机械能可使指针10归零。
在本发明中，传感元件1和传感元件3可以采用铜制备而成，但 亦可实施为具有一定厚度并且在压力作用下能够发生形变的其他材 料，例如不锈钢、白铜、尼龙、有机聚合物、碳纤维。
以上所披露的仅为本发明的优选实施例，当然不能以此来限定本 发明的权利保护范围。可以理解，依据本发明所附权利要求中限定 的实质和范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
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权利要求
1. 一种差压传感器，包括封装外壳(15)；第一和第二传感元件(1、3)及其分别形成的第一和第二腔室(12、13)，所述第一腔室(12)具有与外界连通的第一压力口(2)，所述第二腔室(13)具有与外界连通的第二压力口(4)；用于将传感元件(1、3)的变形传输、放大的变形传输和放大组件；用于指示压力变化的指针(10)；以及用于使指针(10)复位的弹簧(11)，其特征在于，所述第一和第二传感元件(1、3)的末端分别与长连杆(5)的两端铰接，所述差压传感器进一步包括用于感应第一传感元件(1)或第二传感元件(3)的变形的形变感应装置(20)，所述形变感应装置(20)与外部电控系统相连接，可向外部电控系统传输电信号。
2. 如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述形变感 应装置(20)为如下所述的压力应变片(201),即，所述压力应变 片(201)能够随第一传感元件(1)或第二传感元件(3)的形变而 产生形状改变。
3. 如权利要求2所述的差压传感器，其特征在于，所述压力应 变片(201)可以设置在如下所述的位置上所述传感元件(1)的 侧壁上、所述传感元件(3)的侧壁上。
4. 如权利要求2或3所述的差压传感器，其特征在于，所述压 力应变片(201 )为从如下所述的组中选取的元件半导体应变片、 金属应变片、陶瓷应变片。
5. 如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述形变感 应装置(20)为能够检测到第一传感元件(1)或第二传感元件(3) 的形变并产生电信号的霍尔元件(202 )。
6. 如权利要求5所述的差压传感器，其特征在于，所述霍尔元 件(202 )可以设置在如下所述的位置上所述第一传感元件(1) 与长连杆(5)之间、所述第二传感元件(3)与长连杆(5)之间、 以及所述第二传感元件(3)与短连杆(6)之间。
7. 如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述形变感 应装置(20)为安装在中心齿轮(9)上的电位器(203 )，所述电 位器(203 )的电阻调节部件与中心齿轮(9)连接并可由中心齿轮(9)带动而产生运动，从而使电位器(203 )的电阻发生变化。
8. 如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述两传感 元件(l、 3)分别为一根弯成圓弧形且末端逐渐变细的管子，其截 面呈椭圓形，椭圓的短轴方向与管子弯曲的径向方向 一 致。
9. 如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述变形传 输和放大组件包括长连杆(5 )、短连杆(6 )、摆杆(7 )和齿轮组(8),所述齿轮组(8)固定于第二传感元件(3)围成的区域内， 与所述摆杆(7)的一端连接，其中心齿轮(9)位于所述第二传感 元件(3 )围成的区域中央，在所述中心齿轮(9 )上安装有指针(10); 所述短连杆(6)两端分别与第二传感元件(3)和摆杆(7)绞接； 所述弹簧(li)的一端与中心齿轮(9)连接，另一端与指针(10)相接触。
全文摘要
本发明公开了一种差压传感器，该差压传感器包括封装外壳；第一和第二传感元件及其分别围成的腔室；用于将传感元件的变形传输、放大的长连杆、短连赶、摆杆和齿轮组；用于指示压力变化的指针；以及用于使指针复位的弹簧。该差压传感器进一步包括用于感应第一传感元件或第二传感元件变形的形变感应装置。本发明的差压表同时具有机械表头显示和电信号输出两种输出方式，可以将被测容器、设备的压力差反馈至电控系统，有利于进行工业控制，而且不仅提高了静压，还使制备工艺更简单。
文档编号G01L13/00GK101458141SQ20091000071
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者丁东胜, 王生彪 申请人:丁东胜