一种液相压力差传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种液相压力差传感器，包括外壳，所述外壳内壁设有支座，所述支座与一块竖直设置在所述外壳内的且一端以所述支座为支点、另一端可水平移动的刚性隔离板连接；所述刚性隔离板两侧各与一根伸缩管一端连接，两根伸缩管另一端分别与一根穿过所述外壳侧面与外部连通的固定管固定连接；所述固定管内固定有透水材料；其中一根伸缩管与外壳、刚性隔离板形成的一个空间内设有传感单元，所述传感单元一端与所述刚性隔离板连接，所述传感单元另一端与所述外壳连接。本实用新型从根本上解决了感应单元易受被测介质腐蚀以及干扰的问题。
【专利说明】一种液相压力差传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及岩土结构孔隙水压力测量设备【技术领域】，特别是一种液相压力差传感器。
【背景技术】
[0002]孔隙水压力作为确定岩土结构安全稳定的一个重要参数，在结构安全监测工程中常被作为重点监测对象。一般使用孔隙水压力计对某个结构部位的孔隙水压力进行测量，孔隙水压力计广泛的应用于建筑工程、港口与航道工程、水利水电工程、矿业工程等相关岩土工程领域。
[0003]岩土工程中普遍采用的结构安全监测测量仪器一般使用钢丝做传感单元。使用钢丝做传感单元构成的孔隙水压力计典型结构见图1。其主要由传感器外壳1、信号电缆9、透水石2、感应板10、通气管11以及钢丝传感单元6组成。测量前先将孔隙水压力计埋设于被测的岩土结构体中，将传感器电缆和通气管接长牵引到人员能够到达的部位。测量时，岩土结构体中的孔隙水压力会穿过透水石作用在感应板上，而感应板另一端通过通气管与大气连通，结构孔隙水与大气间压力差使感应板形成微小的变形，这一微小的变形被钢丝传感单元拾取，转变为电信号，通过信号电缆传输至人员能够到达的部位。测量人员利用读数仪表读取信号电缆上的电信号进而换算出埋设孔隙水压力计部位的岩土结构孔隙水压力。
[0004]从图1可以看出，所测压力差为大气压力与岩体孔隙水压力的差值，即作用于该结构部位上扣除大气压力后的绝对压力。在实际的工程渗流分析时往往不关心岩土结构某一点的绝对压力，而是关心岩土结构的渗透坡降，其大小直接关系到结构是否稳定。
[0005]渗透坡降一般通过测量孔隙水压力差得到，以往由于缺乏直接测量孔隙水压力差的手段，只能利用两个用于测量绝对压力的孔隙水压力传感器分别测量孔隙水压力后再相减，这样不但降低了仪器的有效分辨率，仪器之间的系统误差差异也会造成实际测量精度进一步降低。例如某两个部位的绝对孔隙水压力最大为IMPa，而绝对孔隙水压力相差最大为0.1MPa，假设传感器的相对精度均为0.1%F.S.。则选用绝对压力传感器时量程至少应为IMPa，相应精度为IKPa ;而选用压力差传感器时量程达到0.1MPa即可，相应精度为0.1KPa,比使用绝对压力传感器时的精度提高了 10倍。要利用压力差传感器实现孔隙水压力差的直接测量，需要孔隙水作用在传感器感应板的正反两面，又会造成钢丝传感单元与孔隙水接触,导致钢丝传感单元无法正常工作。
[0006]孔隙水是液相介质的一种，孔隙水压力差的测量实质是测量两个液相介质间的压力差。为完成液相介质压力差的测量，就需要一种既能允许被测的液相介质作用在感应板正反两面，又能保证钢丝传感单元与液相介质隔离，以通过传感单元完成将液相介质压力差转化为电信号的工作。
【发明内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种液相压力差传感器，解决感应单元易受被测介质腐蚀以及干扰的问题，解决现有技术需要利用两个用于测量绝对压力的孔隙水压力传感器测量孔隙水压力差，测量精度低的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种液相压力差传感器，包括外壳，所述外壳内壁设有支座，所述支座与一块竖直设置在所述外壳内，且一端以所述支座为支点、另一端可水平移动的刚性隔离板连接；所述刚性隔离板两侧各与一根伸缩管一端连接，两根伸缩管另一端分别与一根穿过所述外壳侧面与外部连通的固定管固定连接；所述固定管内固定有透水材料；其中一根伸缩管与外壳、刚性隔离板形成的一个空间内设有传感单元，所述传感单元一端与所述刚性隔离板连接，所述传感单元另一端与所述外壳连接。
[0009]所述传感单元可以采用钢丝传感单元(例如振弦式传感单元或差阻式传感单元)，有利于简化传感器结构，提高测量精度，增强环境适应性，提高传感器的稳定性和抗腐蚀性，延长传感器使用寿命，且钢丝传感单元灵敏度高，量程大，精度可达0.1%F.S.，且信号传输距离可达IOOOm以上。
[0010]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型将传统使用的弹性感应板替换为刚性隔离板，将传统的通过测量弹性感应板的变形结构改进为通过测量刚性隔离板的位移的结构，提高了测量精度；因为本实用新型通过设置伸缩管提供弹性，因而在传感单元与被测介质分离的情况下仍能通过测量刚性隔离板的微小位移，进而测量被测介质的压力差，从根本上解决了传感单元易受被测介质腐蚀以及易受干扰的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为传统的压力差传感器结构示意图；
[0012]图2为本实用新型第一种实施例的结构示意图；
[0013]图3为本实用新型第二种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图2所不,本实用新型第一种实施例包括外壳1，所述外壳I内部竖直设置有一块刚性隔离板7，所述刚性隔离板7左右两侧各与一根伸缩管3 —端连接，两根伸缩管3另一端分别与一根穿过所述外壳I侧面与外部连通的固定管5固定连接；所述固定管5内固定有透水石2 ;刚性隔离板7左侧的伸缩管3、外壳I底部内侧形成的空间内设有振弦式传感器，所述振弦式传感单兀包括金属弦14,所述金属弦14下方的外壳I上固定有线圈固定座8，所述线圈固定座8上缠绕有与所述信号电缆9电连接的线圈15，所述线圈固定座8下部与一根顶针12连接，所述顶针12的尖端与所述刚性隔离板7底部的凹槽16接触；顶针12、凹槽16形成固定铰支座，刚性隔离板7在其左右两侧伸缩管3内的被测介质4的作用下，底部以固定铰支座为支点，上部可以水平移动。
[0015]本实施例中，所述金属弦14为钢弦，伸缩管3为波纹管，刚性隔离板7为不锈钢板。
[0016]图2所示的实施例实际应用过程如下:
[0017]I)将上述的压力差传感器安装于被测部位；
[0018]2)被测介质通过两根固定管内的透水石分别进入两根波纹管；[0019]3)被测介质间的压力差造成不锈钢板两个面的受力不平衡；
[0020]4)两根波纹管通过产生一定的变形量来提供额外的推力使不锈钢板受力再平衡；
[0021]5)不锈钢板发生位移的同时带动钢弦，产生一定的变形量；
[0022]6)钢弦变形后其谐振频率发生变化；
[0023]7)通过线圈产生电磁场，使钢弦起振后，测量钢弦的自由振荡电信号；
[0024]8)该自由振荡电信号通过信号电缆传输至读数仪表并换算成压力差测值。
[0025]如图3，本实用新型第二种实施例的传感单元为差阻式传感器，此时刚性隔离板7底部通过弹性悬臂支座与外壳I内壁连接，本实施例中，弹性悬臂支座为弹簧片13，所述弹簧片13 —端与所述刚性隔离板7固定连接，所述弹簧片7另一端与所述外壳I内壁固定连接。
[0026]本实施例中，伸缩管3为波纹管，刚性隔离板7为不锈钢板。
[0027]图3所示的实施例实际应用过程如下:
[0028]I)将上述的压力差传感器安装于被测部位；
[0029]2)被测介质通过两根固定管内的透水石分别进入两根波纹管；
[0030]3)被测介质间的压力差造成不锈钢板两个面的受力不平衡；
[0031]4)两根波纹管通过产生一定的变形量来提供额外的推力使不锈钢板受力再平衡；
[0032]5)不锈钢板发生位移的同时带动差阻式传感器产生一定的变形量；
[0033]6)差阻式传感单元变形后其两根钢丝17、18相对长度发生变化，进而导致差阻式传感单元两根钢丝17、18的电阻比值发生变化；
[0034]7)用信号电缆9给差阻式传感单元两根钢丝17、18所在的线圈通以相同强度的电流；
[0035]用信号电缆9测量差阻式传感单元两根钢丝17、18电压比即得到电阻比，通过信号电缆9传输至读数仪表并换算成压力差测值。
【权利要求】
1.一种液相压力差传感器,包括外壳(I),其特征在于,所述外壳(I)内壁设有支座，所述支座与一块竖直设置在所述外壳(I)内、且一端以所述支座为支点、另一端可水平移动的刚性隔离板(7)连接；所述刚性隔离板(7)两侧各与一根伸缩管(3) —端连接，两根伸缩管(3)另一端分别与一根穿过所述外壳(I)侧面与外部连通的固定管(5)固定连接；所述固定管(5)内固定有透水材料；其中一根伸缩管(3)与外壳(I)、刚性隔离板(7)形成的一个空间内设有传感单元，所述传感单元一端与所述刚性隔离板(7)连接，所述传感单元另一端与所述外壳(I)连接。
2.根据权利要求1所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述传感单元采用的是钢丝传感单元。
3.根据权利要求2所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述钢丝传感单元为振弦式传感单元。
4.根据权利要求3所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述振弦式传感单元包括金属弦(14)、固定在所述外壳(I)内的线圈固定座(8)和缠绕在所述线圈固定座(8)上的线圈(15)，所述金属弦(14) 一端与所述外壳(I)内壁连接，所述金属弦(14)另一端与所述刚性隔离板(7)连接；所述线圈(15)与信号电缆(9)电连接。
5.根据权利要求4所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述支座为固定铰支座。
6.根据权利要求5所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述固定铰支座包括一根一端与所述线圈固定座(8)或外壳(I)固定连接的顶针(12)，所述顶针(12)尖端与开设在所述刚性隔离板(7)—端的凹槽(16)接触。
7.根据权利要求2所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述钢丝传感单元为差阻式传感单元。
8.根据权利要求7所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述支座为弹性悬臂支座。
9.根据权利要求8所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述弹性悬臂支座为弹簧片(13)，所述弹簧片(13) —端与所述刚性隔离板(7)固定连接，所述弹簧片(7)另一端与所述外壳(I)内壁固定连接。
10.根据权利要求1?9之一所述的液相压力差传感器，其特征在于，所述刚性隔离板(7)为不锈钢板；所述伸缩管(3)为波纹管。
【文档编号】G01L13/06GK203616044SQ201320865162
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】李跃鹏 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司