一种超高压隔膜压力变送器的制作方法

1.本实用新型涉及一种压力变送器，具体涉及一种超高压隔膜压力变送器。


背景技术：

2.过程监视和控制系统用于监视和控制工业过程的操作，工业工程中用于制造化纤、橡胶、塑料等，或者是其他有流体过程的各种产品的生产中，为了在期望的参数范围内操作，这些工程是必须得到监控的。
3.变送器已经成为用于描述连接到过程设备并用于传感过程变量的设备术语。示例过程变量包括压力、温度、流量和其它。通常，变送器位于远程位置(即在现场)。并将传感的过程变量通过若干过程送回到中央控制室，包括有线和无线通信的多种技术皆被用于发送的过程变量。
4.目前业界常用的压力变送器是测量过程的流体压力，压力变送器能够直接测量包括压差、绝对压力和表面压力等，典型的压力变送器包括经隔离系统连接到过程流体的压力传感器，该隔离系统包括：可与过程流体物理接触的隔离膜；在隔离膜和压力传感器之间延伸的隔离填充流体。该隔离填充流体优选的包括诸如油等实质上不能压缩的流体，当过程流体对隔离膜施加压力时，所施加的压力经填充流体传递并到达压力传感器，再从压力传感器经由压力变送器以外的信号放大设备、信号转换设备等对信号做进一步的整合处理，并最终输出到中央控制室的电脑或plc系统中。
5.然而，这种常用的压力变送器一来耐高温性能差，填充流体及压力传感器因为无法承受高于60mpa以上最高可达3000mpa的压力所传送的信号由于热效应或随外界温度的变化而变化等经常性不准确；再者，由于该压力变送器本身没有相应的信号处理系统，而是要通过变送器以外的设备来完成，因此信号经过多次不同途径的传送，错误率大大上升，而信号强度却大大减弱，而且迟滞误差比较大，稳定性能差，不利于信号的整合处理及最终的监控。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种超高压隔膜压力变送器，用于解决常用的压力变送器中存在的不耐高压的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超高压隔膜压力变送器，包括螺纹接头和金属外壳，所述螺纹接头和金属外壳可拆卸式连接，所述螺纹接头内包括感压单元和应变计，所述金属外壳内包括压力信号放大单元，所述金属外壳的一端连接有信号连接插件；
8.感压单元包括感压头，所述感压头上焊接有感压弹性元件，所述感压弹性元件的一端通过漆包导线与所述应变计电性连接；
9.应变计包括基座高压封装芯片和保护套管，所述基座高压封装芯片封装于所述感压弹性元件内，经所述基座高压封装芯片测得的压力信号通过漆包导线由保护套管传递至
所述压力信号放大单元中；
10.压力信号放大单元包括信号放大器，所述信号放大器与所述应变计电性连接。
11.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述感压弹性元件为平面膜片感压部件，所述平面膜片感压部件由17-4ph高弹性合金材料构成。
12.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述芯片为hbm高精度应变计芯体。
13.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述信号放大器包括多运放放大电路芯片，所述多运放放大电路芯片包括cmos集成电路，所述cmos集成电路中的放大电路为共模抗干扰放大电路。
14.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述压力变送器的测量范围为60mpa-3000mpa。
15.本实用新型的有益效果如下：与现有技术中的压力变送器相比，本实用新型中的压力变送器可耐60mpa最高可达3000mpa的压力测量，且采用直接隔离膜片结构，具有响应快、便于清洗等优点，同时具有良好的耐高低温性能，长期稳定性好，迟滞误差小，重复性好，功耗低，抗干扰性好,体积小。
附图说明
16.图1是本实用新型的整体结构示意图。
17.附图标记包括：1-平面膜片感压部件、2-螺纹接头、3-金属外壳、4-信号连接插件、5-放大电路、6-基座高压封装芯片、7-保护套管。
具体实施方式
18.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。
19.在本实用新型的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.见附图的图1，本实施例中的一种超高压隔膜压力变送器，包括螺纹接头2和金属外壳3，螺纹接头2和金属外壳3可拆卸式连接，本实施方式中，通过螺纹接头2可将本超高压隔膜压力变送器安装在管道和设备中进行压力的测量，螺纹接头2内包括感压单元和应变计，金属外壳3内包括压力信号放大单元，金属外壳的一端连接有信号连接插件4；
22.感压单元包括感压头，感压头上焊接有感压弹性元件，感压弹性元件的一端通过漆包导线与应变计电性连接，本实施方式中感压弹性元件为平面膜片感压部件1，平面膜片
感压部件1由17-4ph高弹性合金材料构成，具体地，17-4ph高弹性合金材料是经应力释放和硬度提升并经过7次工艺处理的，其具有良好的耐高温性能，其处理的工艺流程如下：清洗-固溶处理-深冷处理-时效处理-淬火-真空热处理-真空钛碳化物镀膜处理，热处理工艺固溶时的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却，根据弹性体尺寸的大小，采用对应的降温速率，使固溶冷却速度达到相应要求，使其弹性特性达到高稳定性，可实超高压隔膜压力变送器的测量高精度、高灵敏度和高稳定性；
23.进一步地，平面膜片感压部件1采用1500w高精度激光焊机焊接并密封，金属外壳3也是通过1500w高精度激光焊机焊接，经过7次工艺处理的平面膜片感压部件1和高强度的焊接确保该超高压隔膜压力变送器60mpa-3000mpa的测量范围。
24.应变计包括基座高压封装芯片6和保护套管7，基座高压封装芯片6封装于所述感压弹性元件内，经基座高压封装芯片6测得的压力信号通过漆包导线由保护套管7传递至压力信号放大单元中；其中，基座高压封装芯片6为hbm高精度应变计芯体，hbm高精度应变计芯体确保了该超高压隔膜压力变送器的准确精度的实现，本实用新型采用对hbm高精度应变计芯体滞后指标进行补偿，通过专用应变计进行滞后补偿成为一种特殊的补偿技术。该技术实现了不锈钢压力变送器的滞后指标调整，使滞后补偿可以像蠕变补偿那样，通过选用不同补偿量的应变计进行补偿，经过匹配试验，可保证产品的线性、滞后、蠕变性能指标控制在
±
0.02％f.s.以内，并可以达到gb/t 7551-1997国家标准和oiml r60国际建议中规定的c3级要求。
25.压力信号放大单元包括信号放大器，信号放大器与应变计电性连接。通过保护套管7与信号放大器中的放大电路5电性连接，放大电路5将平面膜片感压部件1转换来的电信号和数字信号放大为标准信号和数字通讯信号并输出到远程监控系统的cmos集成电路，其中采用的放大电路5为共模抗干扰放大电路，其可将所得信号直接放大并与远程监控系统相兼容，直接输出放大的0/5v、0/10v、4/20ma和hart协议信号到电脑或者plc系统以进行远程的测量和监控，同时此放大电路具备远程调节功能。
26.本实用新型的工作过程如下：通过螺纹接头2将本装置安装在管道和设备中，测量流动的过程流体的超高压压强，基于惠斯登电桥原理，通过平面膜片感压部件1在保护套管7中传递到放大电路5：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比的原理将压力通过平面膜片感压部件1上的基座高压封装芯片6转换成线形的电信号，即在压力作用下，平面膜片感压部件1产生微量变形，其平面膜片感压部件1感受其形变后，产生电阻效应并输出与作用压力大小成正比的电信号，再经由与放大电路5连接的多运放放大电路芯片对该电信号进行放大整合，即cmos集成电路将平面膜片感压部件1转换的电信号放大为标准信号和数字通讯信号，直接输出放大标准信号于电脑或plc系统进行远传。
27.上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种超高压隔膜压力变送器，包括螺纹接头和金属外壳，所述螺纹接头和金属外壳可拆卸式连接，其特征在于：所述螺纹接头内包括感压单元和应变计，所述金属外壳内包括压力信号放大单元，所述金属外壳的一端连接有信号连接插件；感压单元包括感压头，所述感压头上焊接有感压弹性元件，所述感压弹性元件的一端通过漆包导线与所述应变计电性连接；应变计包括基座高压封装芯片和保护套管，所述基座高压封装芯片封装于所述感压弹性元件内，经所述基座高压封装芯片测得的压力信号通过漆包导线由保护套管传递至所述压力信号放大单元中；压力信号放大单元包括信号放大器，所述信号放大器与所述应变计电性连接。2.根据权利要求1所述的一种超高压隔膜压力变送器，其特征在于：所述感压弹性元件为平面膜片感压部件，所述平面膜片感压部件由17-4ph高弹性合金材料构成。3.根据权利要求1所述的一种超高压隔膜压力变送器，其特征在于：所述基座高压封装芯片为hbm高精度应变计芯体。4.根据权利要求1所述的一种超高压隔膜压力变送器，其特征在于：所述信号放大器包括多运放放大电路芯片，所述多运放放大电路芯片包括cmos集成电路，所述cmos集成电路中的放大电路为共模抗干扰放大电路。5.根据权利要求1所述的一种超高压隔膜压力变送器，其特征在于：所述压力变送器的测量范围为60mpa-3000mpa。

技术总结
本实用新型公开了一种超高压隔膜压力变送器，包括螺纹接头和金属外壳，螺纹接头和金属外壳可拆卸式连接，螺纹接头内包括感压单元和应变计，金属外壳内包括压力信号放大单元，金属外壳的一端连接有信号连接插件；本实用新型涉用于食品、制药、石油、化工、水处理、消防、航空、工程车辆、市政工程设备等机械设备或者其他设备中的过程流体压力测量与控制，与现有技术中的压力变送器相比，本实用新型中的压力变送器可耐60MPa最高可达3000MPa的压力测量，且采用直接隔离膜片结构，具有响应快、便于清洗等优点，同时具有良好的耐高低温性能，长期稳定性好，迟滞误差小，重复性好，功耗低，抗干扰性好,体积小。扰性好,体积小。扰性好,体积小。


技术研发人员：吴浩
受保护的技术使用者：格拉夫（嘉兴）仪器仪表有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/5/25