[发明专利]一种激光式压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用激光光束和光电管等相关控制电路组成的新型高精 度压力传感器。

背景技术

传统的压力传感器种类有：应变片压力传感器，陶瓷压力传感器，扩散 硅压力传感器，电容式压力传感器，蓝宝石压力传感器等，他们的共同问题 是生产工艺比较复杂，有些高精度的敏感元件技术还掌握在国外的几个大公 司手上。现有传感器的电路部分能轻易做到很高的精度和温度特性，影响压 力传感器精度的最大瓶颈是敏感元件，而影响敏感元件精度的主要原因之一 是温度漂移。

因同材料同型号敏感元件存在一致性的差异，需要分别对每个敏感元件 的特性做调整和温度补偿，增加了压力传感器量产的难度。有些敏感元件内 部已经带有温度补偿，这些敏感元件价格相对比较高，但在不能满足实际使 用的要求时还需外部补偿电路来补偿。传统压力传感器还有容易产生滞后， 疲劳和蠕变现象。所以要想生产出高精度高稳定的压力传感器，除了用高精 度高稳定的敏感元件，还要合理的结构和精确的补偿。导致现有压力传感器 生产成本居高不下。

发明内容

鉴于上述传统压力传感器复杂的生产工艺和相对较高的价格，本发明提 供了一种生产工艺简单，成本低，无需任何补偿就有着很高的精度的激光式 压力传感器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种激光式压力传感器，具体包括：

压力敏感组件、控制电路和外壳，所述压力敏感组件的信号通过连线与 所述控制电路连接在一起；其中，所述压力敏感组件的壳体形成压力孔和腔 体，其中，所述腔体内部安装有弹性膜片、遮光片和透光槽、激光二极管或 普通发光二极管和光电二极管，其中，所述光电二极管接收发光二极管和激 光二极管或普通发光二极管通过透光槽的光束，其中光电二极管和激光二极 管或普通发光二极管间有遮光片；所述光电二极管接收激光二极管或普通发 光二极管和激光二极管或普通发光二极管的光束。

进一步地，优选的结构是，所述压力敏感组件的壳体用金属或工程塑料 等材料制成。

进一步地，优选的结构是，所述控制电路由多个光伏线性放大，精密基 准电压，采样保持，方波产生，斩波、电流放大电路组成。

进一步地，优选的结构是，所述激光二极管或普通发光二极管和激光二 极管或普通发光二极管以交替的方式发射光束，其中激光二极管或普通发光 二极管产生的光束应用于检测压力应变量，激光二极管或普通发光二极管产 生的光束应用于检测温度补偿，光电二极管检测激光二极管或普通发光二极 管和激光二极管或普通发光二极管的光束发射功率是否相同。

进一步地，优选的结构是，所述光电二极管是用于检测反应压力应变量 的敏感元件和用于检测温度漂移的敏感元件。

进一步地，优选的结构是，所述光电二极管与线性放大电路组成光伏放 大电路，使压力应变量转换成电信号。

进一步地，优选的结构是，第一采样保持电路和第二采样保持电路分离 出反应压力应变量的电压信号和温度误差量信号，第三采样保持电路和第四 采样保持电路分离出反应激光二极管或普通发光二极管和激光二极管或普通 发光二极管光束强度的信号，两信号送入比较电路中用于调整激光二极管或 普通发光二极管跟激光二极管或普通发光二极管的光束功率一致。

进一步地，优选的结构是，所述第一斩波电路和第二斩波电路斩掉方波 边缘的干扰和失真，提供给相应采样保持电路精确的采样指令信号。

进一步地，优选的结构是，所述光电二极管、线性放大电路，第一采样 保持电路，第二采样保持电路，比较电路，精密基准电压和激光二极管或普 通发光二极管形成具有温度自我补偿回路。

本发明跟传统压力传感器相比具有以下优点：

传统压力传感器基本上采用把压力应变量直接作用于敏感元件上，敏感 元件会受压力大小做物理应变，容易产生滞后，疲劳和蠕变现象。

传统传感器的主要器件敏感元件不能做温度自我补偿方式，即用敏感元 件自己的温度特性来补偿自己的温度误差。只能做额外的修正和补偿，很难 达到跟敏感元件一样的温度特性。

本发明颠覆了传统压力传感器固有的工作方式。采用激光光束或普通发 光二极管光束和光电管以非直接接触方式检测压力应变量，消除了因敏感元 件引起的滞后，疲劳和蠕变现象。