[其他]光电气压传感器

说明书

本实用新型涉及一种测量气压的传感器。

测量大气压力，目前有两种方式，一种是内充水银的U形管气压计，另一种是压阻式气压计，前者靠肉眼观测，无法与计算机联网，且分辨率低（只有一毫米，仅相当于1.32‰标准大气压），后者测量范围的下限为130pa，能提供电信号，但受温度影响较大，必须进行温度补偿，同时该气压计的生产工艺（尤其是烧结工艺和封装工艺）复杂，因而成本高。

本实用新型的目的是要提供一种新型气压传感器，它既能有效地避开外界温度的影响，而输出高分辨率的电信号，又能适应动态气压监测，且制造方便，成本低廉。

本实用新型的目的是这样实现的，在气压传感器U形管壁上，开出狭缝式的透明窗，并使此窗位于所要观测U形管液面的适当位置，通过装置在透明窗两侧的光电液位观测系统发出光电信号，从而显示出液面的位置。这样，由于气压变化引起的液位变化，液位变化引起了输出电位信号的变化，经对此信号进行处理，即表示为气压值。光电组件显示液面位置，并以电信号表示气压值的原理是这样的：当红外光源芯片发出的红外光，透过充满某种介质（透明或不透明的液体和气体时）的一段间隙时，它将对红外光的传播产生影响，由于介质的差异，其影响的程度亦不同。在气液两相的交界面处，这些量将有个突变，把这些量转换为电信号输出，即可实现对以液位位置的变化来表示气压变化的电量输出，这样，就完成了以电信号显示气压的目的。又因光电组件的芯片很小，像一个小点。众多芯片按规定的等间距直线排列，即可满足所要求的最高分辨率和最大动态气压范围。

同时，该实用新型还增加了光源的斜入射角度，因而使信号的处理更为方便。

本实用新型因改肉眼观测为电信号输出，所以可与计算机联网，并可做到随时监测。如果用于气象观测，可实现各台站将大气压力随时送到中心台进行处理；如果用于工业生产，可实现自动化控制。也由于能远距离传送和电信号显示，从而实现了对恶劣环境和人员不能进入的有毒环境、易燃、易爆环境下的气压监测以及对动态气压的随时测量。

根据需要本实用新型选用小比重的液体，充入U形管，当液体的比重越小时，其测量灵敏度也就越大。由于传感器采用了红外光电组件，抗干扰性强，所以信号稳定可靠，响应速度快，避免了虚假误报。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出：

图1，为大气压力传感器结构图。

图2，图3为动态气压传感器实施例结构图。

图4，为大容器及管道压差（与外界气压差）传感器实施例结构图。

下面分别加以说明：

图1所示的传感器包括一个壳体⑥、壳体上装有一个U形管②其内充以液体⑦、液位检测系统的光电组件壳体④处于U形管管壁狭缝式透明窗①的两侧。

U型管由金属或非金属刚性材料制成，材料可以是透明或非透明的，当选用非透明材料时，需在其管壁上开出狭缝式的透明窗①，此窗用玻璃、有机玻璃或透明树脂、塑料制做；当选用透明材料时，则需把透明窗以外的管壁部分涂黑，以防杂光的干扰，U形管的A端封口，③是真空腔；B端开口，⑤是与外界相通的压力腔，但需堵以透气的过滤纸等物，以防灰尘落入。

光电组件壳体④上，装有光电组件，其中a₁、a₂、a₃……a_n是红外光源芯片，b₁、b₂、b₃……b_n红外光相应的光电检测器芯片，用此来检测U形管A端的液位，而a₁′、a₂′、a₃′……a_n′与b₁′、b₂′、b₃′……bn′则用来控制B端的液位。这两端液位位置之差，即为h值。如果U形管内腔直径均匀，只用一组光电组件即可，这时的h值，自零点开始下降（或上升）位置二倍。

U形管内的液体⑦，可选用有机或无机的，其选用标准是比重低、熔点低、沸点低、流动性好、不挥发、无毒、难烧、不爆、不溶于水的液体均可，不过对于不同的应用条件，可有不同的侧重。

图2、图3所示是动态气压传感器，是用来测量由风速V产生的动气压△P的两个实例结构图，因△P＝KV²，K是系统系数，由用户的不同要求（如动态范围和分辨率）可设计出不同结构的动态传感器。