专利名称：低频脉动/静态压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种传感器，具体涉及一种可以用于低频脉动压力的测量和静态压力的测量的压力传感器
背景技术：
压力传感器按被测信号分为动态压力传感器和静态压力传感器。传统的动态压力传感器是基于压电式原理的，这种传感器频率响应高，动态特性好，但是只能测量动态压力，不能测量静态压力。传统的静态压力传感器主要有压阻式和应变片式原理的，这两种原理的传感器多采用T型引压进气容腔，引压管会引起容腔效应，从而会大大降低传感器的动态响应特性，不适合动态压力的测量。因此这两种传感器都不能实现既可以测量静态压力，又可以测量脉动压力。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种低频脉动/静态压力传感器，该传感器既可以测量静态压力，也可以测量脉动压力。实现本实用新型目的的技术方案一种低频脉动/静态压力传感器，包括壳体、安装在壳体底部的圆形保护片以及安装在壳体内的敏感元件、压接件，圆形保护片顶部从下至上依次设有敏感元件、压接件，压接件顶部从下至上依次设有电路板、屏蔽件，外壳下部套在壳体上部外、且两者形成空腔，电路板、屏蔽件位于该空腔内，外壳顶部中心设有插座， 插座依次与电路板、敏感元件通过导线连接。所述的圆形保护片的中心设有中心圆孔，在中心圆孔与环形凸缘之间沿周向均勻设有多个圆形孔。所述的电路板包括供电电源、保护电路、稳压电路、信号调理电路、低通滤波电路、 高通滤波电路、交流放大电路，敏感元件与信号调理电路的一个输出端连接；信号调理电路的输入端依次与稳压电路、保护电路、供电电源连接，信号调理电路的另一个输出端依次与低通滤波电路、高通滤波电路、交流放大电路连接；稳压电路还与低通滤波电路连接；低通滤波电路的静压输出信号输出端还与插座连接，交流放大电路的动压输出信号输出端还与插座连接。所述的电路板还包括+2. 5V基准，+2. 5V基准与稳压电路、低通滤波电路均连接。所述的低通滤波电路的静压输出信号输出端、交流放大电路的动压输出信号输出端均还与馈通滤波器连接。所述的高通滤波电路由第一电阻和第一电容串联组成。所述供电电源与地之间串联瞬态电压抑制二极管，在供电电源和瞬态电压抑制二极管之间串连限流电阻。本实用新型的有益技术效果本实用新型的传感器采用压阻式敏感元件，在电路上设置了一个高通滤波电路，传感器有独立的静态压力输出和动态压力输出接口，静态压力输出范围为0 +5V，动态压力常态输出为+2. 5V，当压力在_20KPa +20KPa波动时，正比例输出0 +5V的电压信号。本实用新型的传感器在结构上设计了准齐平式封装结构，引压进气道为直筒型，这种结构的传感器动态特性较好并且可以测量静压(OHz)信号。同时为了保护传感器的敏感元件膜片不受损坏，在传感器的感压端面上巧妙的设计了一个“梅花”型的保护片，保护片上开有8个圆孔，不仅保证了动态压力的传递，而且避免了传感器在生产和使用过程中的磕碰和触碰损坏。星箭设备上的压力传感器曾因为电源的尖峰脉冲被烧坏，本实用新型脉动压力传感器通过在电路上采用抗电源尖峰脉冲电路，保护传感器不受损坏，通过了 CS106电源线抗尖峰脉冲试验的考核。本实用新型的传感器整机结构简单可靠，易于加工。在电路设计上采用了抗电源尖峰脉冲设计

图1为本实用新型所提供的一种低频脉动/静态压力传感器的机械结构示意图；图2为本实用新型所提供的一种低频脉动/静态压力传感器的准齐平式结构示意图；图3为本实用新型所提供的一种保护片结构图；图4为本实用新型所提供的一种低频脉动/静态压力传感器的电路原理框图；图5为本实用新型所提供的高通滤波和交流放大电路的电路原理图；图6为本实用新型所提供的抗电源尖峰脉冲电路原理图。图中1、保护片，101.中心圆孔，102.圆形孔，103.环形凸缘；2、敏感元件，3、压接件，4、壳体；5、电路板，501.供电电源，502.保护电路，503.稳压电路，504.信号调理电路， 505.低通滤波电路，506.高通滤波电路，507.交流放大电路，508.+2. 5V基准；6、屏蔽件，7、外壳，8、插座，9.焊接柱，10.馈通滤波器，11.第一密封圈，12.第二密封圈，13.第一螺钉，14.沉头螺钉，15.第三密封圈，16.第一导线，17.第二螺钉，18.第二导线，19.第三导线，20.第三螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，壳体4为中空的圆柱形筒体，该圆柱形筒体具有两端筒体，该圆柱形筒体上段内径大、下段内径小。压接件3套在壳体4内，且压接件3通过沿周向均勻布置的四个第一螺钉13固定在壳体4上、下段筒体连接处的顶面上。敏感元件2嵌在壳体4下段筒体的下部内，敏感元件2与位于其顶面的压接件3之间设有第二密圈12，敏感元件2与其外部的壳体4之间设有第一密封圈11。保护片1通过位于其上表面的环形凸缘103嵌在壳体4底端。保护片1将敏感元件2限位在壳体4内。敏感元件2的底面为该传感器的感压端面。如图1、图2和图3所示，圆形保护片1的中心设有中心圆孔101，在中心圆孔101 与环形凸缘103之间沿周向均勻设有七个圆形孔102。圆形孔102使保护片1呈“梅花^。 在传感器的感压端面上巧妙地设计了一个“梅花”型的保护片1，不仅保证了动态压力的传递，而且避免了传感器在生产和使用过程中的磕碰和触碰损坏。圆形保护片1与敏感元件2构成了准齐平式设计的感压结构。如图1所示，壳体4的上段筒体顶面上安装有电路板5，电路板5顶面上安装有屏蔽件6，沿周向均勻布置的四个第二螺钉17将屏蔽件6、电路板5固定在壳体4的上段筒体顶面上。电路板5底部通过两根第一导线16与敏感元件2连接。屏蔽件6上部一侧通过螺纹固定安装有焊接柱9，焊接柱9内通过螺纹固定安装有馈通滤波器10，馈通滤波器10底部通过第二导线18与电路板5顶部连接。外壳7为倒置的U形中空筒体。外壳7下部套在壳体4的上段筒体外，外壳7与壳体4之间通过沿周向均勻布置的四个沉头螺钉14固定连接，外壳7与壳体4之间设有第三密封圈15。电路板5和屏蔽件6也嵌在外壳7内。外壳7顶部中心安装有插座8，插座8通周向均勻布置的四个第三螺钉20固定在外壳7上。 插座8底部通过第三导线19与馈通滤波器10顶部连接。如图4所示，本实用新型所提供的传感器的电路包括敏感元件2、电路板5、插座8 和馈通滤波器10。电路板5包括供电电源501、保护电路502、稳压电路503、信号调理电路 504、低通滤波电路505、高通滤波电路506、交流放大电路507和+2. 5V基准508。如图4所示，敏感元件2与信号调理电路504的一个输出端连接。信号调理电路 504的输入端依次与稳压电路503、保护电路502、供电电源501连接，信号调理电路504的另一个输出端依次与低通滤波电路505、高通滤波电路506、交流放大电路507连接。稳压电路503还分别与低通滤波电路505、+2. 5V基准508连接。低通滤波电路505的静压输出信号输出端还与插座8、馈通滤波器10均连接，交流放大电路507的动压输出信号输出端还与插座8、馈通滤波器10均连接。供电电源501还与馈通滤波器10连接。如图4所示，供电电源501依次通过保护电路502、稳压电路503给信号调理电路 504、低通滤波电路505、高通滤波电路506、交流放大电路507供电。信号调理电路504给敏感元件2提供0. 8mA的电流，敏感元件2输出的电压经信号调理电路504放大、低通滤波电路505、高通滤波电路506、交流放大电路507，分别实现静压输出接口和动压输出接口均为0 +5V的标准电压信号输出。+2. 5V基准508用于检测稳压电路503的电压。馈通滤波器10抑制由导线引入的电磁干扰信号。保护电路502和稳压电路503可以将导线可能出现的尖峰脉冲电压嵌位到额定值，对传感器内部电路起保护作用。信号调理电路504采用美国MAXIM公司生产的芯片MAX1452，该芯片是专门面向压阻式传感器温度补偿的信号调理器。本实用新型所提供的传感器测量静压时从静压输出接口的信号为0 +5V的标准电压信号，绝压OKPa输出为0V，绝压120KPa输出为+5V，常温大气压(IOOKPa)下输出为 4. IV，便于对传感器进行功能检查。测量动压时从动压输出接口的信号也是0 +5V标准电压信号，常态输出(脉动压力为OKPa)为2.5V，脉动压力为负压2010 时输出为0V，脉动压力为正压20KPa时输出为+5V。如图5所示，第一电阻R5和第一电容C6串联组成高通滤波电路507，通过合理设置R5和C6将高通滤波器的截止频率设为IHz，从而实现只让动压信号进入到交流放大电路 507，从而动压信号从插座8输出。第二电阻R6、第三电阻R7、第四电阻R8、第五电阻R9和运放U;3B组交流放大电路507。第二电阻R6的一端与第一电阻R5和第一电容C6的连接处连接，第二电阻R6的另一端与第三电阻R7并联后与运放U3B的引脚5连接。第四电阻R8 的一端与第一电阻R5的一端共同接地，第四电阻R8的另一端分别与第五电阻R9的一端、运放U3B的引脚6连接。第五电阻R9的另一端与运放U3B的引脚7连接。交流放大电路 507采用的运放TOB为低通滤波电路505所用双运放TL062冗余的1/2个运放构成，进一步减少了元件数量，节约了产品成本，通过合理设置电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9的值实现了动压输出接口 0 +5V的输出，并将常态输出为2. 5V叠加进来，便于对传感器进行功能检查。 如图6所示，在供电电源501与地之间串联瞬态电压抑制二极管Sl，在供电电源 501出现过电压的尖峰脉冲时，其工作阻抗立即降到很低的导通值，吸收电源尖峰脉冲的能量，并将电压嵌位到额定值，保护传感器电路，防止电路中的元器件被损坏。在供电电源501 和瞬态电压抑制二极管Sl之间串入限流电阻R1，当瞬态电压抑制二极管Sl工作阻抗降到导通值时，限流电阻Rl会起到对供电电源501的保护作用。 上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
权利要求1.一种低频脉动/静态压力传感器，包括壳体G)、安装在壳体(4)底部的圆形保护片 (1)以及安装在壳体(4)内的敏感元件( 、压接件C3)，圆形保护片(1)顶部从下至上依次设有敏感元件( 、压接件(3)，压接件C3)顶部从下至上依次设有电路板( 、屏蔽件(6)， 外壳(7)下部套在壳体(4)上部外、且两者形成空腔，电路板(5)、屏蔽件(6)位于该空腔内，外壳(7)顶部中心设有插座(8)，插座(8)依次与电路板(5)、敏感元件( 通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述的圆形保护片(1)的中心设有中心圆孔(101)，在中心圆孔(101)与环形凸缘(103)之间沿周向均勻设有多个圆形孔(102)。
3.根据权利要求1所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述的电路板(5)包括供电电源(501)、保护电路(502)、稳压电路(503)、信号调理电路(504)、低通滤波电路(505)、高通滤波电路(506)、交流放大电路(507)，敏感元件O)与信号调理电路(504)的一个输出端连接；信号调理电路(504)的输入端依次与稳压电路(503)、保护电路(502)、供电电源(501)连接，信号调理电路(504)的另一个输出端依次与低通滤波电路 (505)、高通滤波电路(506)、交流放大电路(507)连接；稳压电路(50 还与低通滤波电路 (505)连接；低通滤波电路(50 的静压输出信号输出端还与插座(8)连接，交流放大电路 (507)的动压输出信号输出端还与插座( 连接。
4.根据权利要求3所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述的电路板(5)还包括+2. 5V基准(508),+2. 5V基准(508)与稳压电路(503)、低通滤波电路(505) 均连接。
5.根据权利要求3所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述的低通滤波电路(505)的静压输出信号输出端、交流放大电路(507)的动压输出信号输出端均还与馈通滤波器(10)连接。
6.根据权利要求3所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述的高通滤波电路(507)由第一电阻(R5)和第一电容(C6)串联组成。
7.根据权利要求3所述的一种低频脉动/静态压力传感器，其特征在于所述供电电源(501)与地之间串联瞬态电压抑制二极管(Si)，在供电电源(501)和瞬态电压抑制二极管(Si)之间串连限流电阻(Rl)。
专利摘要本实用新型属于一种传感器，具体公开一种低频脉动/静态压力传感器，包括壳体、安装在壳体底部的圆形保护片以及安装在壳体内的敏感元件、压接件，外圆形保护片顶部从下至上依次设有敏感元件、压接件，压接件顶部从下至上依次设有电路板、屏蔽件，外壳下部套在壳体上部外、且两者形成空腔，电路板、屏蔽件位于该空腔内，外壳顶部中心设有插座，插座依次与电路板、敏感元件通过导线连接。本实用新型的传感器既可以测量静态压力，也可以测量脉动压力。
文档编号G01L1/18GK202305066SQ20112040024
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者于洋, 史岩峰, 李国珍, 邰爱民, 陈玉玲 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京强度环境研究所