远传数字式压力测量装置的制造方法_2

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间比较大,但现代单片机道常都可以提供足够的空间,必要时还可以外部扩展数据列表。后一种方法需要精准建立数学模型和计算公式。再后一种方法兼顾前二种方法,先进行计算,缩小查表的数量,再通过查表获得高精度测量数据。
[0013]测量压力电容器中一块电极板A(3)和测量压力电容器中另一块电极板B(4)构成平板电容器部分的面积越大,测量极板间距离的灵敏度越高,测量精度也越高。在现有技术条件下,电容极板面积只要超过180平方毫米,极板间距离由0.2_变化至2.2_足可以获得0.5%以上的压力测量精度。
[0014]一种远传数字式压力测量装置,有测量压力的波登管,有包括与波登管端头一起移动电极板(3)在内的测量压力电容器Cx,有由Cx电容器容量决定振荡频率的振荡器(8),有测量振荡信号周期(频率)的测量单元(9)、测量数据线性化解调测量处理单元(10)、贮存和处理单元(11)、通信接口和电源提供电路单元(12),其特征是:
a、测量压力电容器Cx中电极板(3)被固定在与波登管端头一起移动的装置上,测量压力电容器Cx中另一电极板(4)被固定在与支架固定在一起的主电路板上;
b、设计有由波登管位移变化而改变容量的测量压力电容器Cx,和由Cx决定振荡频率高低的振荡器(8);
C、通过单元(9)、(10)、(11)对振荡器(8)输出信号周期(频率)的测量和测量数据线性化解调处理得到被测量压力的数字化压力值;
d、与远方管理站(13)双向通信和由远方管理站(13)供电的接口是无极性的、二线制的、供电和通信一体化的。
【附图说明】
[0015]
图1是本发明的远传数字式压力测量装置的的示意图。(I)是测量压力的弹性敏感元件波登管(Bourdon tubes),又称弹簧管(膨胀管);(2)是在波登管端头用于固定测量压力电容器中一块电极板A的固定件;(3)是测量压力电容器中一块电极板A; (4)是测量压力电容器中另一块电极板B;电极板(3)和(4)有一定的面积,近似平行放置,互不连通,构成一个平板电容;(5)是本发明的主控制电路板。主控制电路板(5)被固定在远传数字式压力测量装置的支架上,而测量压力电容器中另一块电极板B(4)则和(5)固定在一起。在波登管中被测量压力增大时,波登管向外侧伸展,测量压力电容器中一块电极板A(3)跟随着波登管端头向着远离测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动,由电极板(3)和(4)构成的电容器容量减小。在波登管中被测量压力减小时,波登管向内侧收缩,测量压力电容器中一块电极板A(3)跟随着波登管端头向着靠近测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动,由电极板(3)和(4)构成的电容器容量加大;(6)是压力测量装置的支架;(7)是压力测量装置的外壳。
[0016]图2是本发明主控电路的原理框图。Cx是由电极板(3)和(4 )构成的与被测量压力相关的所述测量压力电容器;(8)是RCx电阻电容振荡器或LCx电感电容振荡器,其中电阻R和电感L的值是固定的,测量压力电容器Cx的电容量决定振荡频率;(9)是振荡器(8)输出振荡信号的频率或周期的测量单元,其中包含测量原始数据累加平均处理软件,以消除测量过程中的数据跳变,实现原始测量数据的平滑输出;(10)是测量数据线性化解调测量处理单元。在测量过程中,被测量压力变化导致波登管位移变化,由位移变化构成电容器Cx的电容量变化,电容量变化造成振荡器的频率变化,由变化的频率(周期)测量值计算解调出可以直接读取的数字化被测压力值;(11)是贮存和处理单元;(12)是通信接口和电源提供电路单元;(13)是远方管理站,负责管理本发明的远传数字式压力测量装置,其中包含但不限于抄读压力数据等等。
[0017]图3是测量压力电容器一块电极板A(3)和测量压力电容器另一块电极板B(4)的一个实施例示意图。它由双面印制电路板构成,其中(33)是双面印制电路板的绝缘基板;(34)是一侧面的导电极板,与固定支架焊接在一起,其中与电极板A(3)焊接在一起的支架,固定在用于固定测量压力电容器中一块电极板A的固定件(2)上,与电极板B(4)焊接在一起的支架固定在主控制电路板(5)上;(32)是印制电路板的另一面电极板,是构成测量电容器Cx的极板,电容器的两块极板的该面面对面放置,以使电容器距离最小;(31)是印制电路导电层表面的绝缘涂层,保证即使两块极板碰到一起也不会造成短路。
[0018]图4是RCx电阻电容振荡器(8)的一个实施例。Ul和U2是集成电路中的两个等效非门;Cx和C1、C2可以等效看成一个测量电容器Cx’,R2和Cx’决定该电阻电容振荡器的频率;Rl并不是必须的,有Rl可以提高该振荡器的稳定性和安全性(不加Rl时,该处会有一个远高于电源电压的振荡信号加在非门Ul的输入端);X1端和X2端都可以成为振荡器的输出端。
[0019]图4中Cl和C2是保证振荡器安全可靠工作的实施例。Cl和Cx是并联连接的,而C2和Cx是串联连接的。C2的电容量设计为远远大于Cx的最大电容量,当Cx正常时,C2几乎不影响测量,但当Cx两块极板因故障短路时,C2就成为振荡器的电容,保证振荡器继续振荡。Cl的功能则是解决Cx的另一种故障:C1的电容量设计为远小于Cx的最小电容量,当Cx因故障电容量接近于零时,Cl可以维持振荡器振荡。
[0020]图5是提高远传数字式压力测量装置可靠性的一个实施例。(14)是本发明远传数字式压力测量装置含振荡器(8)的原理框图;(15)是振荡器(8)电路中的公共信号地,Co是跨接在公共信号地在(15)和外壳(7)之间的去耦电容。在本实施例中,外壳是金属制成的,上面的标牌也是金属的。去耦电容Co电容量足够大,相当于将振荡电路置于电场屏蔽体内。Co在设计时应满足绝缘耐压的需要。
[0021]图6是本发明远传数字式压力测量装置中通信接口电路的一个实施例。Dl是保护元件,吸收瞬间过压能量;D2、D3、D4、D5构成整流桥路,使二线输入电路无极性;D6是整流二极管,电阻1?5,电容03工4,三端稳压电源1]3—起构成工作电源电路;电阻1?11、1?12、1?13、1?14和比较器U4构成接口的输入电压信号解调电路,解调出的通信信号直接输至(11);电阻R9、R10、R6、R7、R8和三极管Q1、Q2构成接口输出通信电流信号电路;Co是跨接在电路信号地和外壳7之间的去親等效电容,为提尚耐压和减小体积,可以由多个贴片电容器串联构成。贝二存和处理单元(11)中还可以包含本地压力测量值显示电路,直接显示实际的压力测量值,且显示电源均由所述通信接口电路构成的工作电源电路提供。
[0022]【具体实施方式】:
【具体实施方式】所列举的实施内容是本发明的部分实施内容,本发明包括【具体实施方式】中所列举的
【发明内容】
和发明特征,但不限于这些内容和技术特征。
[0023]本发明的远传数字式压力测量装置中波登管(I)通过压力管路与外部被测压力源相连接。外部压力源压力的变化可以引发波登管的伸展和收缩。波登管的伸展和收缩导致固定安装在波登管端头(2)上的测量压力电容器中一块电极板A(3)相对于电极板B(4)的距离变化。电极板A(3)和电极板B(4)构成本发明中平板测量电容器的两块极板。被测量压力变化导致的电极板A( 3 )相对于电极板B (4 )的距离变化形成了测量电容器Cx的电容量变化,致使电阻R和电感L是固定值的电阻电容振荡器或电感电容振荡器(8)产生与被测压力正关联的频率(周期)变化。该频率(周期)变化通过测量数据线性化解调测量处理单元(10)的解调,计算解调出可以直接读取的数字化被测压力值。这其中被测压力变化导致的波登管位移变化,最后解调出可读的高精度的数字化压力测量值需要作线性化解调处理。比如当被测压力为IMPa时,由(9)测量出的频率为3.256873MHz,而当被测压力为1MPa时,由(9)测量出的频率为5.754238MHz,通过(10)的线性化处理和解调,分别输出1.0OOMPa及10.0OOMPa的可读数字化被测压力测量值。
[0024]一个实施例,贮存和处理单元(11)、测量数据线性化解调测量处理单元(10)和周期或频率的测量单元(9)是用同一个微处理器(单片机)加外部电路构成的。与被测压力源相连接的波登管(1),在被测压力增大时,波登管(I)的端头向外伸展,带动固定在端头上的测量压力电容器中一块电极板A( 3)向着远离测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动,由电极板(3 )和(4)构成的电容器Cx容量减小。
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