专利名称：一种压磁式传感器及由其构成的压力表和孔底压力计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压磁式传感器，特别是一种压力传感器。
液压给进钻机中孔底压力的测量离不开孔底压力计，它由压力表和测量控制机构组成，其实质是测量给进油缸上下腔的压力(即压强，下同)。钻探过程中水泵压力的测量也离不开压力表。在钻进过程中压力表不可避免地经常承受着大的冲击载荷，冲击值甚至远大于正常工作压力，因而经常处于大超压状态下工作。由于现有的压力表均无法承受这样的大冲击载荷，不能在大超压状态下正常工作，因而使用寿命短，可靠性低，而且只能利用量程的很小部分，也不利于精确读数。需要找到一种能承受大冲击载荷，能在大超压状态下正常工作的传感器，由它和二次仪表(即指示仪表)组成的压力表才能在这种条件下正常工作。
现有的能承受大冲击载荷并能在大超压状态下正常工作的传感器有压磁式传感器。它由压磁体，传力机构，信号回路和励磁回路组成。但现有的压磁式传感器中仅有测力传感器，同时其励磁回路需用中频供电，因而不得不配备专用的中频电源，而与之相配的二次仪表中又离不开放大器，因而整个仪表结构复杂，成本较高，并且应用条件受到限制，可靠性也低。
本实用新型的目的首先是改进现有的压磁式传感器，去掉专用的中频供电电源，并能使与之相配的二次仪表省略放大器，甚至只要一个表头即可，以方便应用，其次是将测力传感器改造成压力传感器，要求方便加工；降低成本并能提高精度。第三是用此传感器制作一种能在大冲击和大超压状态下正常工作的压力表，以解决现有技术的不足。第四是提供一种能抗大冲击载荷，能远传读数并能满表读数以提高读数精度的孔底压力计。
本实用新型的目的是通过如下方案实现的首先，对现有压磁式传感器的信号回路作了大的改进，现有压磁式传感器的信号绕组匝数很少，通常仅一、二十匝，所以励磁绕组必须用中频供电才能产生足够的信号输出，同时二次仪表中也离不开放大器。本实用新型将信号绕组匝数提高至数百匝，使之成为高输出信号绕组，配合后面的同步倍压整流电路可在工频供电条件下获得足以驱动不带放大器的二次仪表(表头)的电信号。同步倍压整流电路的存在，不仅可大幅度提高输出信号，还可使整流后的电压与整流前的电压保持线性关系。信号回路中还有一个由零位补偿绕组和调零电位器组成的零位补偿电路。通过调整调零电位器可使传感器在压磁体不受外力时的输出为零，也可使由本传感器构成的压力表在外压力为零时的输出为零。其次，在测力传感器的传力机构中增加了一个把压力(压强)转換为力的装置，特别是有一个由钢球和螺丝组成的消除剪切力和调整预紧力的装置，它可使压力传感器消除由剪切力产生的干扰信号，有利于提高精度，又可降低零件加工中的精度要求，利于降低成本。由预紧力产生的误信号也可通过零位补偿电路消除。第三，用上述压磁式压力传感器和二次仪表组成一种压力表，它具有极强的抗冲击载荷能力，并能长期在大超压状态下正常工作，因而量程不必留有余地，使指示仪表可以满表读数，以利于提高读数精度，并可远距离读数。第四由这样的压力表和测量控制机构组成一种孔底压力计，不仅可在大冲击载荷下正常工作，而且可在电路中附加运算器成为直读式的，又可远距离读数。
本实用新型的结构细节和工作状态由以下附图及实施例中给出
图1为本实用新型提出的压磁式传感器的电路图。
图2为本实用新型提出的压力传感器的结构剖面图。
其中信号绕组(N)15为高输出绕组，其匝数由已有技术中的几十匝改为数百匝，使传感器可在工频供电条件下产生足够的信号输出，该输出信号经过由T，T，C及R组成的同步倍压整流电路后还会进一步提高，足以直接驱动不带放大器的二次仪表(表头)工作。同步倍压整流电路利用50周励磁电源U通过R供给的同步信号使三极管T和T工作在开关状态。在信号正负半周时二者轮流导通，产生倍压输出，并使整流后的输出电压U与整流前的信号电压U之间保持线性关系。同步倍压整流电路与高输出信号绕组(W)15的结合，可使传感器的输出电压U高达几伏，驱动功率可达几毫瓦或更高，足以直接驱动不带放大器的指示仪表(表头)工作，可使二次仪表中省略放大器。
压磁体7在加工中总会产生误差，励磁绕组(W)13和高输出信号绕组(W)15的线圈缠绕过程中也会产生误差，二种误差都会使压磁灵敏元件在几何尺寸上和电器性能上并非完全对称，从而造成在压磁体7不受力情况下高输出信号绕组(W)15有一个误信号输出。压磁体7必须有一定的预紧力才能定位，该预紧力又会产生一个误信号输出。为消除这些误信号对传感器精度的影响，本实用新型有一个由零位补偿绕组(W)14和调零电位器R组成的零位补偿电路。调整调零电位器R可使传感器在被测信息为零时的输出为零。与已有技术在二次仪表中采用的直流补偿电路相比，本实用新型由于在交流部分作了补偿，可以消除直流补偿电路中零件随温度变化产生的误信号，有助于提高仪表的精度。
高输出信号绕组(W)15，同步倍压整流电路和零位补偿电路的共同存在，可使二次仪表简化为一个不带电源的普通表头，并且无需配备专用的中频电源，大大方便了应用。由于整个仪表的结构得到了简化，又提高了可靠性，降低了成本。
发明人在一个实施例中给上述压磁式测力传感器的传力机构增加了一个由压力转换为力的转换装置，使之成为压力传感器。该压力－力转换装置由管接头11，橡皮板10，加压垫9和挡板8组成。该压力－力转换装置中还有一个由钢球5，承压垫6，锁紧螺母3和调整预紧力螺丝4组成的消除剪切力和调整预紧力的装置。
流体压力通过管接头11传入空腔N，再由橡皮板10和加压垫9传给压磁体7。压磁体7所受的反力由承压垫6，钢球5，调整预紧力螺丝4和外壳16提供。由钢球5，承压垫6，锁紧螺母3和调整预紧力螺丝4组成的装置可以调整作用于压磁体7上的预紧力，从而降低零件加工的精度要求，有助于提高仪表精度和降低生产成本。该装置又可排除压磁体7受到剪切力作用的可能性，避免了由加工和装配误差产生的误信号，也可以降低对零件加工的精度要求，从而降低成本和提高精度。与已有技术相比，本实用新型的压力传感器具有抗大冲击载荷和在大超压状态下正常工作的能力，同时使用方便，可靠性高，并且加工容易，成本较低。
由本实用新型的压力传感器和指示仪表(表头)制成的压力表在研制试验中就受到了好评，精度可达1.5级以上，具有极强的抗冲击载荷能力和在大超压状态下长期正常工作能力，因而又可作到满表读数，提高了读数精度，加之可以实现远距离读数，这些都方便了使用，弥补了现有压力表的不足。
由本实用新型提供的压力表和测量控制机构制成的孔底压力计的实施例中附加了运算电路，因而可以直接读数，克服了已有技术中人工转动度盘的麻烦，简化了操作过程，加之可抗大冲击载荷，可满表读数，远传读数等进步在试验阶段也得到了好评。
权利要求1.一种压磁式传感器，由压磁体7，传力机构，信号回路和励磁回路组成，其特征在于在信号回路中，a.信号绕组(W)15为数百匝的高输出绕组，b.有一个由T、T、C和R组成的同步倍压整流电路，c.有一个由零位补偿绕组(W)14和调零电位器R组成的零位补偿电路。
2.一种如权利要求1所述的传感器，其特征在于所说的传力机构中，a.有一个由管接头11、橡皮板10、加压垫9和挡板8组成的将压力(压强)转换为力的转换装置；b.有一个由钢球5、承压垫6、锁紧螺母3和调整预紧力螺丝4组成的消除剪切力和调整预紧力的装置。
专利摘要一种压磁式传感器，该传感器由于高输出信号绕组，同步倍压整流电路和零位补偿电路的采用，可使二次仪表简化为一个不带电源的表头，并且无需配备专门的中频励磁电源，既方便了应用又提高了可靠性，降低了成本。由该传感器制成的压力表具有抗大冲击载荷和在大超压状态下正常工作的能力，可作到满表读数和远距离读数。这样构成的孔底压力计可以直接读数，又可远传读数，使用非常方便。
文档编号G01L9/16GK2032319SQ8721551
公开日1989年2月8日 申请日期1987年11月17日 优先权日1987年11月17日
发明者邱振元 申请人:中国有色金属工业总公司矿产地质研究院